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Responsable : Pr. Mohammed AARAB A.U : 2019/ 2020 Première partie : Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches Origines, Caractéristiques Minéralogiques et classifications

Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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Page 1: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARABAU 2019 2020

Premiegravere partie

Les mateacuteriaux de la planegravete

Chapitre 2 Les RochesOrigines Caracteacuteristiques Mineacuteralogiques et classifications

Responsable Pr Mohammed AARAB

Deacutefinition

Les roches (du latin populaire rocca) sont des mateacuteriaux naturels

geacuteneacuteralement solides et formeacutes essentiellement ou en totaliteacute par

un assemblage de mineacuteraux comportant parfois des fossiles

(notamment dans les roches seacutedimentaires)

parfois du verre reacutesultant du refroidissement rapide dun liquide

(volcanisme friction)

parfois des agreacutegats dautres roches

La peacutetrologie est la science qui eacutetudie les meacutecanismes de formation et de transformation desroches

1egravere Partie ndash Les roches

La peacutetrographie est la science de la description et de lanalyse des roches

Les sciences qui eacutetudient les roches sont

Responsable Pr Mohammed AARAB

Geacuteodynamique Interne Geacuteodynamique Externe

Cycle geacuteologique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Aspects

La roche preacutesente une grande diversiteacute daspects

Elle peut ecirctre

souvent dure et coheacuterente deacutenommeacutee pierre (marbre granite) caillou

galethellip

friable ou inconsistante agrave limage de la craie et du talc presseacutes sous les

doigts

plastique comme largile humidifieacutee

meuble agrave lexemple du sable

agrave la limite liquide - huile - ou gazeuse

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Selon leur composition et leur origine ou la modaliteacute de leur

formation les roches de lrsquoeacutecorce terrestre sont classeacutees en trois grandes

familles distinctes

+ Les roches Magmatiques

+ Les roches seacutedimentaires

+ Les roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterentes cateacutegories de roche

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

formeacutees agrave la surface de la Terre ou dans les mers par

laccumulation en couches de mateacuteriaux sous laction

dagents exogegravenes comme le vent et leau

LES ROCHES SEacuteDIMENTAIRES

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1egravere Partie ndash Les rochesLes roches seacutedimentaires

Elles se deacuteposent en couches successives parallegraveles entre elles

Crsquoest la stratification

Quelle que soit lrsquoorigine la formation des roches seacutedimentaires repose sur

3 principes

curren Mobilisation

curren Transport et deacutepocirct

curren Diagenegravese

Elles se forment agrave la surface de la terre sur le sol ou au fond des eaux et

reacutesultent de lrsquoaction des agents drsquoalteacuteration drsquoeacuterosion de transport de lrsquoactiviteacute des

ecirctres vivants (pheacutenomegravenes biologiques) ou de pheacutenomegravenes purement physiques ou

chimiques

Ce sont donc des roches EXOGENES

Geacuteneacuteraliteacutes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Les roches seacutedimentaires sont engendreacutees par des meacutecanismes de

la geacuteodynamique externe

- Alteacuteration et eacuterosion

- Transport

- Seacutedimentation

- Diagenegravese

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1egravere Partie ndash Les rochesLes diffeacuterents types de roches seacutedimentaires

FAMILLES ORIGINES Principales roches seacutedimentaires

SiliceusesDeacutetritique Sables Gregraves Poudingues et bregraveches

Chimique Silex Meuliegraveres

Alumineuses

Ou

Argileuses

Chimique

(alteacuteration des silicates)

Deacutetritique

(entraicircnement et deacutepocirct)

Argiles Schistes (argileux marneux ardoisiers siliceux charbonneux bitumineuxhellip)

Carbonateacutees

Ou

Calcaires

DeacutetritiqueBregraveches et Poudingues calcaires gregraves calcaires

Marnes Dolomies

Organique Calcaires coquilliers Lumachelle Craieshellip

Chimique Travertins Tufs calcaires oolithiques

Salines Chimique Sel gemme Gypse Sylvinite hellip

Carboneacutees

Ou

Charbonneuses

Organique Tourbe Lignite Houille

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1egravere Partie ndash Les roches

Mineacuteraux reacutesiduels

et de neacuteoformations

Roches Chimiques

et biochimiques

Utiliseacutees par

des organismes

Preacutecipiteacutees

directement

solution

Alteacuteration chimique

preacutedominante Deacutesagreacutegation meacutecanique

preacutedominante

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification geacuteneacutetique Classification de Jung (1977)

Roche megravere

Roches deacutetritiquesRoches

reacutesiduelles

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1egravere Partie ndash Les roches

La classification est base sur la taille des grains Granulomeacutetrie

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification descriptive Exemple classification des roches deacutetritiques

Etat Rudites Areacutenites Peacutelites2mm 40microm

Blocs ( Dgt20cm)

Roches Galets (2ltDlt20cm) Sables Boues

Meubles Graviers (02ltDlt2cm) Vases

Roches Poudingues Gregraves

Consolideacutees (Eacuteleacutements rouleacutes) Argilites

Bregraveches Arkoses (gt30 de Feldspath)

(Eacuteleacutements anguleux) Grauwakes (deacutebris rocheux)

Taille des eacuteleacutements

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1egravere Partie ndash Les roches

LES ROCHES MAGMATIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches

o les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en surface

apregraves une eacuteruption volcanique

o les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur lentement et

sans deacutegazage dans la chambre magmatique

o les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires entre

les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Les roches Magmatiques

Elles preacutesentent la particulariteacute drsquoecirctre issues de la consolidation drsquoun Magma

et se distinguent en

Surface

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1egravere Partie ndash Les roches

Concregravetement quest ce qui se passe

Volcan

+ couleacutees

Pluton

Semi profond

Profond

Roches filoniennes

Roches

plutoniques

Roches volcaniques

Refroidissement lent

-gt croissance des cristaux

Refroidissement rapide

-gt croissance des cristaux limiteacutee

Refroidissement semi-rapide

TEXTURES

Filons

Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

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Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

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- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 2: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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Deacutefinition

Les roches (du latin populaire rocca) sont des mateacuteriaux naturels

geacuteneacuteralement solides et formeacutes essentiellement ou en totaliteacute par

un assemblage de mineacuteraux comportant parfois des fossiles

(notamment dans les roches seacutedimentaires)

parfois du verre reacutesultant du refroidissement rapide dun liquide

(volcanisme friction)

parfois des agreacutegats dautres roches

La peacutetrologie est la science qui eacutetudie les meacutecanismes de formation et de transformation desroches

1egravere Partie ndash Les roches

La peacutetrographie est la science de la description et de lanalyse des roches

Les sciences qui eacutetudient les roches sont

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Geacuteodynamique Interne Geacuteodynamique Externe

Cycle geacuteologique

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1egravere Partie ndash Les roches

Aspects

La roche preacutesente une grande diversiteacute daspects

Elle peut ecirctre

souvent dure et coheacuterente deacutenommeacutee pierre (marbre granite) caillou

galethellip

friable ou inconsistante agrave limage de la craie et du talc presseacutes sous les

doigts

plastique comme largile humidifieacutee

meuble agrave lexemple du sable

agrave la limite liquide - huile - ou gazeuse

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1egravere Partie ndash Les roches

Selon leur composition et leur origine ou la modaliteacute de leur

formation les roches de lrsquoeacutecorce terrestre sont classeacutees en trois grandes

familles distinctes

+ Les roches Magmatiques

+ Les roches seacutedimentaires

+ Les roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterentes cateacutegories de roche

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1egravere Partie ndash Les roches

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1egravere Partie ndash Les roches

formeacutees agrave la surface de la Terre ou dans les mers par

laccumulation en couches de mateacuteriaux sous laction

dagents exogegravenes comme le vent et leau

LES ROCHES SEacuteDIMENTAIRES

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1egravere Partie ndash Les rochesLes roches seacutedimentaires

Elles se deacuteposent en couches successives parallegraveles entre elles

Crsquoest la stratification

Quelle que soit lrsquoorigine la formation des roches seacutedimentaires repose sur

3 principes

curren Mobilisation

curren Transport et deacutepocirct

curren Diagenegravese

Elles se forment agrave la surface de la terre sur le sol ou au fond des eaux et

reacutesultent de lrsquoaction des agents drsquoalteacuteration drsquoeacuterosion de transport de lrsquoactiviteacute des

ecirctres vivants (pheacutenomegravenes biologiques) ou de pheacutenomegravenes purement physiques ou

chimiques

Ce sont donc des roches EXOGENES

Geacuteneacuteraliteacutes

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1egravere Partie ndash Les roches

Les roches seacutedimentaires sont engendreacutees par des meacutecanismes de

la geacuteodynamique externe

- Alteacuteration et eacuterosion

- Transport

- Seacutedimentation

- Diagenegravese

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1egravere Partie ndash Les rochesLes diffeacuterents types de roches seacutedimentaires

FAMILLES ORIGINES Principales roches seacutedimentaires

SiliceusesDeacutetritique Sables Gregraves Poudingues et bregraveches

Chimique Silex Meuliegraveres

Alumineuses

Ou

Argileuses

Chimique

(alteacuteration des silicates)

Deacutetritique

(entraicircnement et deacutepocirct)

Argiles Schistes (argileux marneux ardoisiers siliceux charbonneux bitumineuxhellip)

Carbonateacutees

Ou

Calcaires

DeacutetritiqueBregraveches et Poudingues calcaires gregraves calcaires

Marnes Dolomies

Organique Calcaires coquilliers Lumachelle Craieshellip

Chimique Travertins Tufs calcaires oolithiques

Salines Chimique Sel gemme Gypse Sylvinite hellip

Carboneacutees

Ou

Charbonneuses

Organique Tourbe Lignite Houille

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1egravere Partie ndash Les roches

Mineacuteraux reacutesiduels

et de neacuteoformations

Roches Chimiques

et biochimiques

Utiliseacutees par

des organismes

Preacutecipiteacutees

directement

solution

Alteacuteration chimique

preacutedominante Deacutesagreacutegation meacutecanique

preacutedominante

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification geacuteneacutetique Classification de Jung (1977)

Roche megravere

Roches deacutetritiquesRoches

reacutesiduelles

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1egravere Partie ndash Les roches

La classification est base sur la taille des grains Granulomeacutetrie

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification descriptive Exemple classification des roches deacutetritiques

Etat Rudites Areacutenites Peacutelites2mm 40microm

Blocs ( Dgt20cm)

Roches Galets (2ltDlt20cm) Sables Boues

Meubles Graviers (02ltDlt2cm) Vases

Roches Poudingues Gregraves

Consolideacutees (Eacuteleacutements rouleacutes) Argilites

Bregraveches Arkoses (gt30 de Feldspath)

(Eacuteleacutements anguleux) Grauwakes (deacutebris rocheux)

Taille des eacuteleacutements

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1egravere Partie ndash Les roches

LES ROCHES MAGMATIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches

o les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en surface

apregraves une eacuteruption volcanique

o les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur lentement et

sans deacutegazage dans la chambre magmatique

o les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires entre

les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Les roches Magmatiques

Elles preacutesentent la particulariteacute drsquoecirctre issues de la consolidation drsquoun Magma

et se distinguent en

Surface

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1egravere Partie ndash Les roches

Concregravetement quest ce qui se passe

Volcan

+ couleacutees

Pluton

Semi profond

Profond

Roches filoniennes

Roches

plutoniques

Roches volcaniques

Refroidissement lent

-gt croissance des cristaux

Refroidissement rapide

-gt croissance des cristaux limiteacutee

Refroidissement semi-rapide

TEXTURES

Filons

Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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Les seacuteries magmatiques

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

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- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

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La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

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Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

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Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 3: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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Geacuteodynamique Interne Geacuteodynamique Externe

Cycle geacuteologique

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1egravere Partie ndash Les roches

Aspects

La roche preacutesente une grande diversiteacute daspects

Elle peut ecirctre

souvent dure et coheacuterente deacutenommeacutee pierre (marbre granite) caillou

galethellip

friable ou inconsistante agrave limage de la craie et du talc presseacutes sous les

doigts

plastique comme largile humidifieacutee

meuble agrave lexemple du sable

agrave la limite liquide - huile - ou gazeuse

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1egravere Partie ndash Les roches

Selon leur composition et leur origine ou la modaliteacute de leur

formation les roches de lrsquoeacutecorce terrestre sont classeacutees en trois grandes

familles distinctes

+ Les roches Magmatiques

+ Les roches seacutedimentaires

+ Les roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterentes cateacutegories de roche

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1egravere Partie ndash Les roches

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1egravere Partie ndash Les roches

formeacutees agrave la surface de la Terre ou dans les mers par

laccumulation en couches de mateacuteriaux sous laction

dagents exogegravenes comme le vent et leau

LES ROCHES SEacuteDIMENTAIRES

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1egravere Partie ndash Les rochesLes roches seacutedimentaires

Elles se deacuteposent en couches successives parallegraveles entre elles

Crsquoest la stratification

Quelle que soit lrsquoorigine la formation des roches seacutedimentaires repose sur

3 principes

curren Mobilisation

curren Transport et deacutepocirct

curren Diagenegravese

Elles se forment agrave la surface de la terre sur le sol ou au fond des eaux et

reacutesultent de lrsquoaction des agents drsquoalteacuteration drsquoeacuterosion de transport de lrsquoactiviteacute des

ecirctres vivants (pheacutenomegravenes biologiques) ou de pheacutenomegravenes purement physiques ou

chimiques

Ce sont donc des roches EXOGENES

Geacuteneacuteraliteacutes

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1egravere Partie ndash Les roches

Les roches seacutedimentaires sont engendreacutees par des meacutecanismes de

la geacuteodynamique externe

- Alteacuteration et eacuterosion

- Transport

- Seacutedimentation

- Diagenegravese

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1egravere Partie ndash Les rochesLes diffeacuterents types de roches seacutedimentaires

FAMILLES ORIGINES Principales roches seacutedimentaires

SiliceusesDeacutetritique Sables Gregraves Poudingues et bregraveches

Chimique Silex Meuliegraveres

Alumineuses

Ou

Argileuses

Chimique

(alteacuteration des silicates)

Deacutetritique

(entraicircnement et deacutepocirct)

Argiles Schistes (argileux marneux ardoisiers siliceux charbonneux bitumineuxhellip)

Carbonateacutees

Ou

Calcaires

DeacutetritiqueBregraveches et Poudingues calcaires gregraves calcaires

Marnes Dolomies

Organique Calcaires coquilliers Lumachelle Craieshellip

Chimique Travertins Tufs calcaires oolithiques

Salines Chimique Sel gemme Gypse Sylvinite hellip

Carboneacutees

Ou

Charbonneuses

Organique Tourbe Lignite Houille

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1egravere Partie ndash Les roches

Mineacuteraux reacutesiduels

et de neacuteoformations

Roches Chimiques

et biochimiques

Utiliseacutees par

des organismes

Preacutecipiteacutees

directement

solution

Alteacuteration chimique

preacutedominante Deacutesagreacutegation meacutecanique

preacutedominante

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification geacuteneacutetique Classification de Jung (1977)

Roche megravere

Roches deacutetritiquesRoches

reacutesiduelles

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1egravere Partie ndash Les roches

La classification est base sur la taille des grains Granulomeacutetrie

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification descriptive Exemple classification des roches deacutetritiques

Etat Rudites Areacutenites Peacutelites2mm 40microm

Blocs ( Dgt20cm)

Roches Galets (2ltDlt20cm) Sables Boues

Meubles Graviers (02ltDlt2cm) Vases

Roches Poudingues Gregraves

Consolideacutees (Eacuteleacutements rouleacutes) Argilites

Bregraveches Arkoses (gt30 de Feldspath)

(Eacuteleacutements anguleux) Grauwakes (deacutebris rocheux)

Taille des eacuteleacutements

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1egravere Partie ndash Les roches

LES ROCHES MAGMATIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches

o les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en surface

apregraves une eacuteruption volcanique

o les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur lentement et

sans deacutegazage dans la chambre magmatique

o les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires entre

les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Les roches Magmatiques

Elles preacutesentent la particulariteacute drsquoecirctre issues de la consolidation drsquoun Magma

et se distinguent en

Surface

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1egravere Partie ndash Les roches

Concregravetement quest ce qui se passe

Volcan

+ couleacutees

Pluton

Semi profond

Profond

Roches filoniennes

Roches

plutoniques

Roches volcaniques

Refroidissement lent

-gt croissance des cristaux

Refroidissement rapide

-gt croissance des cristaux limiteacutee

Refroidissement semi-rapide

TEXTURES

Filons

Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 4: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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1egravere Partie ndash Les roches

Aspects

La roche preacutesente une grande diversiteacute daspects

Elle peut ecirctre

souvent dure et coheacuterente deacutenommeacutee pierre (marbre granite) caillou

galethellip

friable ou inconsistante agrave limage de la craie et du talc presseacutes sous les

doigts

plastique comme largile humidifieacutee

meuble agrave lexemple du sable

agrave la limite liquide - huile - ou gazeuse

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Selon leur composition et leur origine ou la modaliteacute de leur

formation les roches de lrsquoeacutecorce terrestre sont classeacutees en trois grandes

familles distinctes

+ Les roches Magmatiques

+ Les roches seacutedimentaires

+ Les roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterentes cateacutegories de roche

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1egravere Partie ndash Les roches

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1egravere Partie ndash Les roches

formeacutees agrave la surface de la Terre ou dans les mers par

laccumulation en couches de mateacuteriaux sous laction

dagents exogegravenes comme le vent et leau

LES ROCHES SEacuteDIMENTAIRES

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1egravere Partie ndash Les rochesLes roches seacutedimentaires

Elles se deacuteposent en couches successives parallegraveles entre elles

Crsquoest la stratification

Quelle que soit lrsquoorigine la formation des roches seacutedimentaires repose sur

3 principes

curren Mobilisation

curren Transport et deacutepocirct

curren Diagenegravese

Elles se forment agrave la surface de la terre sur le sol ou au fond des eaux et

reacutesultent de lrsquoaction des agents drsquoalteacuteration drsquoeacuterosion de transport de lrsquoactiviteacute des

ecirctres vivants (pheacutenomegravenes biologiques) ou de pheacutenomegravenes purement physiques ou

chimiques

Ce sont donc des roches EXOGENES

Geacuteneacuteraliteacutes

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1egravere Partie ndash Les roches

Les roches seacutedimentaires sont engendreacutees par des meacutecanismes de

la geacuteodynamique externe

- Alteacuteration et eacuterosion

- Transport

- Seacutedimentation

- Diagenegravese

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1egravere Partie ndash Les rochesLes diffeacuterents types de roches seacutedimentaires

FAMILLES ORIGINES Principales roches seacutedimentaires

SiliceusesDeacutetritique Sables Gregraves Poudingues et bregraveches

Chimique Silex Meuliegraveres

Alumineuses

Ou

Argileuses

Chimique

(alteacuteration des silicates)

Deacutetritique

(entraicircnement et deacutepocirct)

Argiles Schistes (argileux marneux ardoisiers siliceux charbonneux bitumineuxhellip)

Carbonateacutees

Ou

Calcaires

DeacutetritiqueBregraveches et Poudingues calcaires gregraves calcaires

Marnes Dolomies

Organique Calcaires coquilliers Lumachelle Craieshellip

Chimique Travertins Tufs calcaires oolithiques

Salines Chimique Sel gemme Gypse Sylvinite hellip

Carboneacutees

Ou

Charbonneuses

Organique Tourbe Lignite Houille

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1egravere Partie ndash Les roches

Mineacuteraux reacutesiduels

et de neacuteoformations

Roches Chimiques

et biochimiques

Utiliseacutees par

des organismes

Preacutecipiteacutees

directement

solution

Alteacuteration chimique

preacutedominante Deacutesagreacutegation meacutecanique

preacutedominante

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification geacuteneacutetique Classification de Jung (1977)

Roche megravere

Roches deacutetritiquesRoches

reacutesiduelles

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1egravere Partie ndash Les roches

La classification est base sur la taille des grains Granulomeacutetrie

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification descriptive Exemple classification des roches deacutetritiques

Etat Rudites Areacutenites Peacutelites2mm 40microm

Blocs ( Dgt20cm)

Roches Galets (2ltDlt20cm) Sables Boues

Meubles Graviers (02ltDlt2cm) Vases

Roches Poudingues Gregraves

Consolideacutees (Eacuteleacutements rouleacutes) Argilites

Bregraveches Arkoses (gt30 de Feldspath)

(Eacuteleacutements anguleux) Grauwakes (deacutebris rocheux)

Taille des eacuteleacutements

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1egravere Partie ndash Les roches

LES ROCHES MAGMATIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches

o les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en surface

apregraves une eacuteruption volcanique

o les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur lentement et

sans deacutegazage dans la chambre magmatique

o les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires entre

les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Les roches Magmatiques

Elles preacutesentent la particulariteacute drsquoecirctre issues de la consolidation drsquoun Magma

et se distinguent en

Surface

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1egravere Partie ndash Les roches

Concregravetement quest ce qui se passe

Volcan

+ couleacutees

Pluton

Semi profond

Profond

Roches filoniennes

Roches

plutoniques

Roches volcaniques

Refroidissement lent

-gt croissance des cristaux

Refroidissement rapide

-gt croissance des cristaux limiteacutee

Refroidissement semi-rapide

TEXTURES

Filons

Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 5: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Selon leur composition et leur origine ou la modaliteacute de leur

formation les roches de lrsquoeacutecorce terrestre sont classeacutees en trois grandes

familles distinctes

+ Les roches Magmatiques

+ Les roches seacutedimentaires

+ Les roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterentes cateacutegories de roche

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1egravere Partie ndash Les roches

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1egravere Partie ndash Les roches

formeacutees agrave la surface de la Terre ou dans les mers par

laccumulation en couches de mateacuteriaux sous laction

dagents exogegravenes comme le vent et leau

LES ROCHES SEacuteDIMENTAIRES

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les rochesLes roches seacutedimentaires

Elles se deacuteposent en couches successives parallegraveles entre elles

Crsquoest la stratification

Quelle que soit lrsquoorigine la formation des roches seacutedimentaires repose sur

3 principes

curren Mobilisation

curren Transport et deacutepocirct

curren Diagenegravese

Elles se forment agrave la surface de la terre sur le sol ou au fond des eaux et

reacutesultent de lrsquoaction des agents drsquoalteacuteration drsquoeacuterosion de transport de lrsquoactiviteacute des

ecirctres vivants (pheacutenomegravenes biologiques) ou de pheacutenomegravenes purement physiques ou

chimiques

Ce sont donc des roches EXOGENES

Geacuteneacuteraliteacutes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Les roches seacutedimentaires sont engendreacutees par des meacutecanismes de

la geacuteodynamique externe

- Alteacuteration et eacuterosion

- Transport

- Seacutedimentation

- Diagenegravese

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1egravere Partie ndash Les rochesLes diffeacuterents types de roches seacutedimentaires

FAMILLES ORIGINES Principales roches seacutedimentaires

SiliceusesDeacutetritique Sables Gregraves Poudingues et bregraveches

Chimique Silex Meuliegraveres

Alumineuses

Ou

Argileuses

Chimique

(alteacuteration des silicates)

Deacutetritique

(entraicircnement et deacutepocirct)

Argiles Schistes (argileux marneux ardoisiers siliceux charbonneux bitumineuxhellip)

Carbonateacutees

Ou

Calcaires

DeacutetritiqueBregraveches et Poudingues calcaires gregraves calcaires

Marnes Dolomies

Organique Calcaires coquilliers Lumachelle Craieshellip

Chimique Travertins Tufs calcaires oolithiques

Salines Chimique Sel gemme Gypse Sylvinite hellip

Carboneacutees

Ou

Charbonneuses

Organique Tourbe Lignite Houille

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1egravere Partie ndash Les roches

Mineacuteraux reacutesiduels

et de neacuteoformations

Roches Chimiques

et biochimiques

Utiliseacutees par

des organismes

Preacutecipiteacutees

directement

solution

Alteacuteration chimique

preacutedominante Deacutesagreacutegation meacutecanique

preacutedominante

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification geacuteneacutetique Classification de Jung (1977)

Roche megravere

Roches deacutetritiquesRoches

reacutesiduelles

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1egravere Partie ndash Les roches

La classification est base sur la taille des grains Granulomeacutetrie

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification descriptive Exemple classification des roches deacutetritiques

Etat Rudites Areacutenites Peacutelites2mm 40microm

Blocs ( Dgt20cm)

Roches Galets (2ltDlt20cm) Sables Boues

Meubles Graviers (02ltDlt2cm) Vases

Roches Poudingues Gregraves

Consolideacutees (Eacuteleacutements rouleacutes) Argilites

Bregraveches Arkoses (gt30 de Feldspath)

(Eacuteleacutements anguleux) Grauwakes (deacutebris rocheux)

Taille des eacuteleacutements

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1egravere Partie ndash Les roches

LES ROCHES MAGMATIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches

o les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en surface

apregraves une eacuteruption volcanique

o les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur lentement et

sans deacutegazage dans la chambre magmatique

o les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires entre

les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Les roches Magmatiques

Elles preacutesentent la particulariteacute drsquoecirctre issues de la consolidation drsquoun Magma

et se distinguent en

Surface

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1egravere Partie ndash Les roches

Concregravetement quest ce qui se passe

Volcan

+ couleacutees

Pluton

Semi profond

Profond

Roches filoniennes

Roches

plutoniques

Roches volcaniques

Refroidissement lent

-gt croissance des cristaux

Refroidissement rapide

-gt croissance des cristaux limiteacutee

Refroidissement semi-rapide

TEXTURES

Filons

Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 6: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

formeacutees agrave la surface de la Terre ou dans les mers par

laccumulation en couches de mateacuteriaux sous laction

dagents exogegravenes comme le vent et leau

LES ROCHES SEacuteDIMENTAIRES

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1egravere Partie ndash Les rochesLes roches seacutedimentaires

Elles se deacuteposent en couches successives parallegraveles entre elles

Crsquoest la stratification

Quelle que soit lrsquoorigine la formation des roches seacutedimentaires repose sur

3 principes

curren Mobilisation

curren Transport et deacutepocirct

curren Diagenegravese

Elles se forment agrave la surface de la terre sur le sol ou au fond des eaux et

reacutesultent de lrsquoaction des agents drsquoalteacuteration drsquoeacuterosion de transport de lrsquoactiviteacute des

ecirctres vivants (pheacutenomegravenes biologiques) ou de pheacutenomegravenes purement physiques ou

chimiques

Ce sont donc des roches EXOGENES

Geacuteneacuteraliteacutes

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1egravere Partie ndash Les roches

Les roches seacutedimentaires sont engendreacutees par des meacutecanismes de

la geacuteodynamique externe

- Alteacuteration et eacuterosion

- Transport

- Seacutedimentation

- Diagenegravese

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1egravere Partie ndash Les rochesLes diffeacuterents types de roches seacutedimentaires

FAMILLES ORIGINES Principales roches seacutedimentaires

SiliceusesDeacutetritique Sables Gregraves Poudingues et bregraveches

Chimique Silex Meuliegraveres

Alumineuses

Ou

Argileuses

Chimique

(alteacuteration des silicates)

Deacutetritique

(entraicircnement et deacutepocirct)

Argiles Schistes (argileux marneux ardoisiers siliceux charbonneux bitumineuxhellip)

Carbonateacutees

Ou

Calcaires

DeacutetritiqueBregraveches et Poudingues calcaires gregraves calcaires

Marnes Dolomies

Organique Calcaires coquilliers Lumachelle Craieshellip

Chimique Travertins Tufs calcaires oolithiques

Salines Chimique Sel gemme Gypse Sylvinite hellip

Carboneacutees

Ou

Charbonneuses

Organique Tourbe Lignite Houille

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1egravere Partie ndash Les roches

Mineacuteraux reacutesiduels

et de neacuteoformations

Roches Chimiques

et biochimiques

Utiliseacutees par

des organismes

Preacutecipiteacutees

directement

solution

Alteacuteration chimique

preacutedominante Deacutesagreacutegation meacutecanique

preacutedominante

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification geacuteneacutetique Classification de Jung (1977)

Roche megravere

Roches deacutetritiquesRoches

reacutesiduelles

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La classification est base sur la taille des grains Granulomeacutetrie

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification descriptive Exemple classification des roches deacutetritiques

Etat Rudites Areacutenites Peacutelites2mm 40microm

Blocs ( Dgt20cm)

Roches Galets (2ltDlt20cm) Sables Boues

Meubles Graviers (02ltDlt2cm) Vases

Roches Poudingues Gregraves

Consolideacutees (Eacuteleacutements rouleacutes) Argilites

Bregraveches Arkoses (gt30 de Feldspath)

(Eacuteleacutements anguleux) Grauwakes (deacutebris rocheux)

Taille des eacuteleacutements

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1egravere Partie ndash Les roches

LES ROCHES MAGMATIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches

o les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en surface

apregraves une eacuteruption volcanique

o les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur lentement et

sans deacutegazage dans la chambre magmatique

o les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires entre

les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Les roches Magmatiques

Elles preacutesentent la particulariteacute drsquoecirctre issues de la consolidation drsquoun Magma

et se distinguent en

Surface

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Concregravetement quest ce qui se passe

Volcan

+ couleacutees

Pluton

Semi profond

Profond

Roches filoniennes

Roches

plutoniques

Roches volcaniques

Refroidissement lent

-gt croissance des cristaux

Refroidissement rapide

-gt croissance des cristaux limiteacutee

Refroidissement semi-rapide

TEXTURES

Filons

Roches magmatiques

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LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

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Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

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Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

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Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

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Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

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La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 7: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

formeacutees agrave la surface de la Terre ou dans les mers par

laccumulation en couches de mateacuteriaux sous laction

dagents exogegravenes comme le vent et leau

LES ROCHES SEacuteDIMENTAIRES

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les rochesLes roches seacutedimentaires

Elles se deacuteposent en couches successives parallegraveles entre elles

Crsquoest la stratification

Quelle que soit lrsquoorigine la formation des roches seacutedimentaires repose sur

3 principes

curren Mobilisation

curren Transport et deacutepocirct

curren Diagenegravese

Elles se forment agrave la surface de la terre sur le sol ou au fond des eaux et

reacutesultent de lrsquoaction des agents drsquoalteacuteration drsquoeacuterosion de transport de lrsquoactiviteacute des

ecirctres vivants (pheacutenomegravenes biologiques) ou de pheacutenomegravenes purement physiques ou

chimiques

Ce sont donc des roches EXOGENES

Geacuteneacuteraliteacutes

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1egravere Partie ndash Les roches

Les roches seacutedimentaires sont engendreacutees par des meacutecanismes de

la geacuteodynamique externe

- Alteacuteration et eacuterosion

- Transport

- Seacutedimentation

- Diagenegravese

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1egravere Partie ndash Les rochesLes diffeacuterents types de roches seacutedimentaires

FAMILLES ORIGINES Principales roches seacutedimentaires

SiliceusesDeacutetritique Sables Gregraves Poudingues et bregraveches

Chimique Silex Meuliegraveres

Alumineuses

Ou

Argileuses

Chimique

(alteacuteration des silicates)

Deacutetritique

(entraicircnement et deacutepocirct)

Argiles Schistes (argileux marneux ardoisiers siliceux charbonneux bitumineuxhellip)

Carbonateacutees

Ou

Calcaires

DeacutetritiqueBregraveches et Poudingues calcaires gregraves calcaires

Marnes Dolomies

Organique Calcaires coquilliers Lumachelle Craieshellip

Chimique Travertins Tufs calcaires oolithiques

Salines Chimique Sel gemme Gypse Sylvinite hellip

Carboneacutees

Ou

Charbonneuses

Organique Tourbe Lignite Houille

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1egravere Partie ndash Les roches

Mineacuteraux reacutesiduels

et de neacuteoformations

Roches Chimiques

et biochimiques

Utiliseacutees par

des organismes

Preacutecipiteacutees

directement

solution

Alteacuteration chimique

preacutedominante Deacutesagreacutegation meacutecanique

preacutedominante

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification geacuteneacutetique Classification de Jung (1977)

Roche megravere

Roches deacutetritiquesRoches

reacutesiduelles

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1egravere Partie ndash Les roches

La classification est base sur la taille des grains Granulomeacutetrie

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification descriptive Exemple classification des roches deacutetritiques

Etat Rudites Areacutenites Peacutelites2mm 40microm

Blocs ( Dgt20cm)

Roches Galets (2ltDlt20cm) Sables Boues

Meubles Graviers (02ltDlt2cm) Vases

Roches Poudingues Gregraves

Consolideacutees (Eacuteleacutements rouleacutes) Argilites

Bregraveches Arkoses (gt30 de Feldspath)

(Eacuteleacutements anguleux) Grauwakes (deacutebris rocheux)

Taille des eacuteleacutements

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

LES ROCHES MAGMATIQUES

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

o les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en surface

apregraves une eacuteruption volcanique

o les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur lentement et

sans deacutegazage dans la chambre magmatique

o les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires entre

les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Les roches Magmatiques

Elles preacutesentent la particulariteacute drsquoecirctre issues de la consolidation drsquoun Magma

et se distinguent en

Surface

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1egravere Partie ndash Les roches

Concregravetement quest ce qui se passe

Volcan

+ couleacutees

Pluton

Semi profond

Profond

Roches filoniennes

Roches

plutoniques

Roches volcaniques

Refroidissement lent

-gt croissance des cristaux

Refroidissement rapide

-gt croissance des cristaux limiteacutee

Refroidissement semi-rapide

TEXTURES

Filons

Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

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- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 8: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les rochesLes roches seacutedimentaires

Elles se deacuteposent en couches successives parallegraveles entre elles

Crsquoest la stratification

Quelle que soit lrsquoorigine la formation des roches seacutedimentaires repose sur

3 principes

curren Mobilisation

curren Transport et deacutepocirct

curren Diagenegravese

Elles se forment agrave la surface de la terre sur le sol ou au fond des eaux et

reacutesultent de lrsquoaction des agents drsquoalteacuteration drsquoeacuterosion de transport de lrsquoactiviteacute des

ecirctres vivants (pheacutenomegravenes biologiques) ou de pheacutenomegravenes purement physiques ou

chimiques

Ce sont donc des roches EXOGENES

Geacuteneacuteraliteacutes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Les roches seacutedimentaires sont engendreacutees par des meacutecanismes de

la geacuteodynamique externe

- Alteacuteration et eacuterosion

- Transport

- Seacutedimentation

- Diagenegravese

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1egravere Partie ndash Les rochesLes diffeacuterents types de roches seacutedimentaires

FAMILLES ORIGINES Principales roches seacutedimentaires

SiliceusesDeacutetritique Sables Gregraves Poudingues et bregraveches

Chimique Silex Meuliegraveres

Alumineuses

Ou

Argileuses

Chimique

(alteacuteration des silicates)

Deacutetritique

(entraicircnement et deacutepocirct)

Argiles Schistes (argileux marneux ardoisiers siliceux charbonneux bitumineuxhellip)

Carbonateacutees

Ou

Calcaires

DeacutetritiqueBregraveches et Poudingues calcaires gregraves calcaires

Marnes Dolomies

Organique Calcaires coquilliers Lumachelle Craieshellip

Chimique Travertins Tufs calcaires oolithiques

Salines Chimique Sel gemme Gypse Sylvinite hellip

Carboneacutees

Ou

Charbonneuses

Organique Tourbe Lignite Houille

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1egravere Partie ndash Les roches

Mineacuteraux reacutesiduels

et de neacuteoformations

Roches Chimiques

et biochimiques

Utiliseacutees par

des organismes

Preacutecipiteacutees

directement

solution

Alteacuteration chimique

preacutedominante Deacutesagreacutegation meacutecanique

preacutedominante

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification geacuteneacutetique Classification de Jung (1977)

Roche megravere

Roches deacutetritiquesRoches

reacutesiduelles

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

La classification est base sur la taille des grains Granulomeacutetrie

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification descriptive Exemple classification des roches deacutetritiques

Etat Rudites Areacutenites Peacutelites2mm 40microm

Blocs ( Dgt20cm)

Roches Galets (2ltDlt20cm) Sables Boues

Meubles Graviers (02ltDlt2cm) Vases

Roches Poudingues Gregraves

Consolideacutees (Eacuteleacutements rouleacutes) Argilites

Bregraveches Arkoses (gt30 de Feldspath)

(Eacuteleacutements anguleux) Grauwakes (deacutebris rocheux)

Taille des eacuteleacutements

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

LES ROCHES MAGMATIQUES

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

o les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en surface

apregraves une eacuteruption volcanique

o les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur lentement et

sans deacutegazage dans la chambre magmatique

o les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires entre

les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Les roches Magmatiques

Elles preacutesentent la particulariteacute drsquoecirctre issues de la consolidation drsquoun Magma

et se distinguent en

Surface

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Concregravetement quest ce qui se passe

Volcan

+ couleacutees

Pluton

Semi profond

Profond

Roches filoniennes

Roches

plutoniques

Roches volcaniques

Refroidissement lent

-gt croissance des cristaux

Refroidissement rapide

-gt croissance des cristaux limiteacutee

Refroidissement semi-rapide

TEXTURES

Filons

Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

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Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

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La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 9: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Les roches seacutedimentaires sont engendreacutees par des meacutecanismes de

la geacuteodynamique externe

- Alteacuteration et eacuterosion

- Transport

- Seacutedimentation

- Diagenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les rochesLes diffeacuterents types de roches seacutedimentaires

FAMILLES ORIGINES Principales roches seacutedimentaires

SiliceusesDeacutetritique Sables Gregraves Poudingues et bregraveches

Chimique Silex Meuliegraveres

Alumineuses

Ou

Argileuses

Chimique

(alteacuteration des silicates)

Deacutetritique

(entraicircnement et deacutepocirct)

Argiles Schistes (argileux marneux ardoisiers siliceux charbonneux bitumineuxhellip)

Carbonateacutees

Ou

Calcaires

DeacutetritiqueBregraveches et Poudingues calcaires gregraves calcaires

Marnes Dolomies

Organique Calcaires coquilliers Lumachelle Craieshellip

Chimique Travertins Tufs calcaires oolithiques

Salines Chimique Sel gemme Gypse Sylvinite hellip

Carboneacutees

Ou

Charbonneuses

Organique Tourbe Lignite Houille

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Mineacuteraux reacutesiduels

et de neacuteoformations

Roches Chimiques

et biochimiques

Utiliseacutees par

des organismes

Preacutecipiteacutees

directement

solution

Alteacuteration chimique

preacutedominante Deacutesagreacutegation meacutecanique

preacutedominante

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification geacuteneacutetique Classification de Jung (1977)

Roche megravere

Roches deacutetritiquesRoches

reacutesiduelles

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

La classification est base sur la taille des grains Granulomeacutetrie

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification descriptive Exemple classification des roches deacutetritiques

Etat Rudites Areacutenites Peacutelites2mm 40microm

Blocs ( Dgt20cm)

Roches Galets (2ltDlt20cm) Sables Boues

Meubles Graviers (02ltDlt2cm) Vases

Roches Poudingues Gregraves

Consolideacutees (Eacuteleacutements rouleacutes) Argilites

Bregraveches Arkoses (gt30 de Feldspath)

(Eacuteleacutements anguleux) Grauwakes (deacutebris rocheux)

Taille des eacuteleacutements

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

LES ROCHES MAGMATIQUES

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

o les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en surface

apregraves une eacuteruption volcanique

o les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur lentement et

sans deacutegazage dans la chambre magmatique

o les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires entre

les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Les roches Magmatiques

Elles preacutesentent la particulariteacute drsquoecirctre issues de la consolidation drsquoun Magma

et se distinguent en

Surface

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Concregravetement quest ce qui se passe

Volcan

+ couleacutees

Pluton

Semi profond

Profond

Roches filoniennes

Roches

plutoniques

Roches volcaniques

Refroidissement lent

-gt croissance des cristaux

Refroidissement rapide

-gt croissance des cristaux limiteacutee

Refroidissement semi-rapide

TEXTURES

Filons

Roches magmatiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 10: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les rochesLes diffeacuterents types de roches seacutedimentaires

FAMILLES ORIGINES Principales roches seacutedimentaires

SiliceusesDeacutetritique Sables Gregraves Poudingues et bregraveches

Chimique Silex Meuliegraveres

Alumineuses

Ou

Argileuses

Chimique

(alteacuteration des silicates)

Deacutetritique

(entraicircnement et deacutepocirct)

Argiles Schistes (argileux marneux ardoisiers siliceux charbonneux bitumineuxhellip)

Carbonateacutees

Ou

Calcaires

DeacutetritiqueBregraveches et Poudingues calcaires gregraves calcaires

Marnes Dolomies

Organique Calcaires coquilliers Lumachelle Craieshellip

Chimique Travertins Tufs calcaires oolithiques

Salines Chimique Sel gemme Gypse Sylvinite hellip

Carboneacutees

Ou

Charbonneuses

Organique Tourbe Lignite Houille

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1egravere Partie ndash Les roches

Mineacuteraux reacutesiduels

et de neacuteoformations

Roches Chimiques

et biochimiques

Utiliseacutees par

des organismes

Preacutecipiteacutees

directement

solution

Alteacuteration chimique

preacutedominante Deacutesagreacutegation meacutecanique

preacutedominante

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification geacuteneacutetique Classification de Jung (1977)

Roche megravere

Roches deacutetritiquesRoches

reacutesiduelles

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

La classification est base sur la taille des grains Granulomeacutetrie

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification descriptive Exemple classification des roches deacutetritiques

Etat Rudites Areacutenites Peacutelites2mm 40microm

Blocs ( Dgt20cm)

Roches Galets (2ltDlt20cm) Sables Boues

Meubles Graviers (02ltDlt2cm) Vases

Roches Poudingues Gregraves

Consolideacutees (Eacuteleacutements rouleacutes) Argilites

Bregraveches Arkoses (gt30 de Feldspath)

(Eacuteleacutements anguleux) Grauwakes (deacutebris rocheux)

Taille des eacuteleacutements

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

LES ROCHES MAGMATIQUES

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

o les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en surface

apregraves une eacuteruption volcanique

o les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur lentement et

sans deacutegazage dans la chambre magmatique

o les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires entre

les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Les roches Magmatiques

Elles preacutesentent la particulariteacute drsquoecirctre issues de la consolidation drsquoun Magma

et se distinguent en

Surface

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Concregravetement quest ce qui se passe

Volcan

+ couleacutees

Pluton

Semi profond

Profond

Roches filoniennes

Roches

plutoniques

Roches volcaniques

Refroidissement lent

-gt croissance des cristaux

Refroidissement rapide

-gt croissance des cristaux limiteacutee

Refroidissement semi-rapide

TEXTURES

Filons

Roches magmatiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 11: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Mineacuteraux reacutesiduels

et de neacuteoformations

Roches Chimiques

et biochimiques

Utiliseacutees par

des organismes

Preacutecipiteacutees

directement

solution

Alteacuteration chimique

preacutedominante Deacutesagreacutegation meacutecanique

preacutedominante

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification geacuteneacutetique Classification de Jung (1977)

Roche megravere

Roches deacutetritiquesRoches

reacutesiduelles

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

La classification est base sur la taille des grains Granulomeacutetrie

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification descriptive Exemple classification des roches deacutetritiques

Etat Rudites Areacutenites Peacutelites2mm 40microm

Blocs ( Dgt20cm)

Roches Galets (2ltDlt20cm) Sables Boues

Meubles Graviers (02ltDlt2cm) Vases

Roches Poudingues Gregraves

Consolideacutees (Eacuteleacutements rouleacutes) Argilites

Bregraveches Arkoses (gt30 de Feldspath)

(Eacuteleacutements anguleux) Grauwakes (deacutebris rocheux)

Taille des eacuteleacutements

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

LES ROCHES MAGMATIQUES

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

o les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en surface

apregraves une eacuteruption volcanique

o les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur lentement et

sans deacutegazage dans la chambre magmatique

o les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires entre

les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Les roches Magmatiques

Elles preacutesentent la particulariteacute drsquoecirctre issues de la consolidation drsquoun Magma

et se distinguent en

Surface

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Concregravetement quest ce qui se passe

Volcan

+ couleacutees

Pluton

Semi profond

Profond

Roches filoniennes

Roches

plutoniques

Roches volcaniques

Refroidissement lent

-gt croissance des cristaux

Refroidissement rapide

-gt croissance des cristaux limiteacutee

Refroidissement semi-rapide

TEXTURES

Filons

Roches magmatiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 12: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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1egravere Partie ndash Les roches

La classification est base sur la taille des grains Granulomeacutetrie

Exemple de classification geacuteneacuterale des roches seacutedimentaires

Classification descriptive Exemple classification des roches deacutetritiques

Etat Rudites Areacutenites Peacutelites2mm 40microm

Blocs ( Dgt20cm)

Roches Galets (2ltDlt20cm) Sables Boues

Meubles Graviers (02ltDlt2cm) Vases

Roches Poudingues Gregraves

Consolideacutees (Eacuteleacutements rouleacutes) Argilites

Bregraveches Arkoses (gt30 de Feldspath)

(Eacuteleacutements anguleux) Grauwakes (deacutebris rocheux)

Taille des eacuteleacutements

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1egravere Partie ndash Les roches

LES ROCHES MAGMATIQUES

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

o les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en surface

apregraves une eacuteruption volcanique

o les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur lentement et

sans deacutegazage dans la chambre magmatique

o les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires entre

les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Les roches Magmatiques

Elles preacutesentent la particulariteacute drsquoecirctre issues de la consolidation drsquoun Magma

et se distinguent en

Surface

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1egravere Partie ndash Les roches

Concregravetement quest ce qui se passe

Volcan

+ couleacutees

Pluton

Semi profond

Profond

Roches filoniennes

Roches

plutoniques

Roches volcaniques

Refroidissement lent

-gt croissance des cristaux

Refroidissement rapide

-gt croissance des cristaux limiteacutee

Refroidissement semi-rapide

TEXTURES

Filons

Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 13: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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1egravere Partie ndash Les roches

LES ROCHES MAGMATIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches

o les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en surface

apregraves une eacuteruption volcanique

o les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur lentement et

sans deacutegazage dans la chambre magmatique

o les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires entre

les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Les roches Magmatiques

Elles preacutesentent la particulariteacute drsquoecirctre issues de la consolidation drsquoun Magma

et se distinguent en

Surface

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1egravere Partie ndash Les roches

Concregravetement quest ce qui se passe

Volcan

+ couleacutees

Pluton

Semi profond

Profond

Roches filoniennes

Roches

plutoniques

Roches volcaniques

Refroidissement lent

-gt croissance des cristaux

Refroidissement rapide

-gt croissance des cristaux limiteacutee

Refroidissement semi-rapide

TEXTURES

Filons

Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 14: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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1egravere Partie ndash Les roches

o les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en surface

apregraves une eacuteruption volcanique

o les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur lentement et

sans deacutegazage dans la chambre magmatique

o les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires entre

les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Les roches Magmatiques

Elles preacutesentent la particulariteacute drsquoecirctre issues de la consolidation drsquoun Magma

et se distinguent en

Surface

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1egravere Partie ndash Les roches

Concregravetement quest ce qui se passe

Volcan

+ couleacutees

Pluton

Semi profond

Profond

Roches filoniennes

Roches

plutoniques

Roches volcaniques

Refroidissement lent

-gt croissance des cristaux

Refroidissement rapide

-gt croissance des cristaux limiteacutee

Refroidissement semi-rapide

TEXTURES

Filons

Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 15: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Surface

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches

Concregravetement quest ce qui se passe

Volcan

+ couleacutees

Pluton

Semi profond

Profond

Roches filoniennes

Roches

plutoniques

Roches volcaniques

Refroidissement lent

-gt croissance des cristaux

Refroidissement rapide

-gt croissance des cristaux limiteacutee

Refroidissement semi-rapide

TEXTURES

Filons

Roches magmatiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 16: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

LES ROCHES MAGMATIQUES

(aussi qualifieacutees digneacutees)

formeacutees par la solidification de magmas

Roches volcaniques

Roches plutoniques

Roches filoniennes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 17: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les roches filoniennes

Toute une gamme de roches intermeacutediaires existent entre les deux pocircles

classiques (plutoniques et volcaniques)

Roches Groupes Sous groupeNiveau de

refroidissement

Roches

magmatiques

Roches

Volcaniques

Roche

VolcaniqueAir libre

Roche

HypovolcaniqueSemi profondeur

Roches

Plutoniques

Roche

peacuteri-plutonique

Roche

plutoniqueProfondeur

On parle de roches peacuteriplutoniques ou hypovolcaniques ce sont des

roches de semi-profondeur agrave texture microgrenue typiquement des intrusions

filoniennes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

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- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

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Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

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Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

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Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 18: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Quest quun magma

ldquoRoches fonduesrdquo caracteacuteriseacutees par

-Tempeacuterature eacuteleveacutee (600deg agrave 1500deg)

- Fluiditeacute

- Composition essentiellement silicateacutees

Lorsque cette masse se refroidit les mineacuteraux vont se cristalliser petit

agrave petit en respectant un certain ordre (certains cristallisent agrave des tempeacuteratures plus

importantes que drsquoautres)

On obtient des suites reacuteactionnelles

seacuteries de Bowen

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Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

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Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

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La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 19: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Chaque mineacuteral se forme agrave des tempeacuteratures diffeacuterentes

bull Certains sont stables agrave haute tempeacuterature (ex Olivine)

bull Drsquoautres ne sont stables qursquoagrave basse tempeacuterature (ex Quartz)

Tempeacuterature

1500degC

750degC

Olivine

Anorthite

Albite

Quartz

+ silice

+ silice

+ silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

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La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 20: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les suites reacuteactionnelles de Bowen

Trop chaud

pour le

volcanisme

Roches mafiques ultramafiques

(Magneacutesium Fer faible taux de silice)

(roches basiques)

Roches felsiques

(feldspaths silice)

(roches acides)

Andeacutesite

Diorite

---------------

Dacite

Granodiorite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

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Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 21: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Lrsquoorigine des magmas

De lrsquoeau agrave 90 degC ne bout pas au niveau du

sol (pied de la montagne) parce que le poids de lrsquoair qui se

trouve au-dessus (la pression atmospheacuterique) garde les

moleacutecules colleacutees les unes sur les autres

Plus haut dans lrsquoatmosphegravere cette eau bout

De mecircme la roche solide de lrsquoastheacutenosphegravere

fond partiellement (10 ) si elle est entraicircneacutee vers la

surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus

diminue

La roche se refroidit tregraves peu dans un tel

courant ascendant

La roche se trouve fondue et remonte quand

la pression diminue

La roche de lrsquoastheacutenosphegravere fond aussi partiellement quand une plaque en

subduction lui amegravene de lrsquoeau ce qui abaisse sa tempeacuterature de fusion

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 22: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La mise en place des magmas

croucircte

manteau

Fusion

partielle

reacuteservoir

intrusive

effusive Comme lrsquohuile dans lrsquoeau le magma a une

masse volumique (nombre de gramme dans 1 cm3) plus

petite que le manteau qui lrsquoentoure et il cherche agrave monter

Il se force un chemin (= faire intrusion) en

deacuteformant et en fracturant la roche solide

Dans la croucircte la diffeacuterence de masse

volumique disparaicirct le magma cesse de monter et il

forme un reacuteservoir ougrave il se solidifie geacuteneacuteralement en

donnant des roches igneacutees intrusives

Plus rarement divers meacutecanismes

mettent le reacuteservoir sous pression et provoquent

lrsquoeacuteruption du magma hors du reacuteservoir et son

effusion en surface donnant des roches igneacutees

effusives

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 23: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

La fusion partielle de certains volumes de croute (continentale ou

oceacuteanique) peut engendrer de grandes quantiteacutes de roches fondues que lrsquoon appelle

magma

Dans certaines circonstances (contrastes de viscositeacute et de densiteacute

suffisants entre les roches encaissantes et le magma) ce magma remonte agrave travers

la croute agrave diverses profondeurs puis finit par recristalliser

Il recoupe les roches encaissantes

Comment le magma se fraye-t-il un passage dans les roches

qursquoil traverse

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

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Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 24: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Pour des contrastes de viscositeacute modeacutereacutes entre lrsquoencaissant et lrsquointrusion le

magma remonte agrave travers la croute en repoussant les roches encaissantes

il les deacuteforme dans ce cas on aura des intrusions dites diapiriques en forme de

bulle (les image de montgolfiegravere ou de champignon ont souvent eacuteteacute utiliseacutees pour illustrer la

forme de ces plutons)

Exemple drsquointrusion de forme diapirique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 25: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mode de formation drsquointrusionet type drsquointrusion

Dans drsquoautres cas par exemple dans des niveaux superficiels de la croute ou pour

des contrastes de viscositeacute assez grands on aura des intrusions de forme dite laccolitique

Le magma profite de zones de faiblesse comme les limites de couches

seacutedimentaires pour srsquoy insinuer

Les couches sont ainsi eacutecarteacutees deacutecolleacutees les unes des autres et le magma peut

srsquoy infiltrer

Exemple drsquointrusion de forme laccolitique

La reacutepeacutetition de ce meacutecanisme agrave

diffeacuterents niveaux donne des intrusions dites

en forme de sapin de Noeumll

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 26: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

On deacutecrit lrsquoabondance du silicium Si de lrsquoaluminium Al du fer Fehellip dans un magma

en imaginant ces eacuteleacutements combineacutes agrave lrsquoeacuteleacutement le plus abondant lrsquooxygegravene O

On parle donc de concentration en silice SiO2 en oxyde de magneacutesium MgO en oxyde

de fer Fe2O3 etc

Dans la chimie des mineacuteraux SiO2 et Al2O3 servent de laquogranulatsraquo

et K Ca Na Fe et Mg servent de laquocimentraquo

Un magma tregraves riche en silice est toujours tregraves

pauvre en Fe et Mg

Pourquoi un magma est plus visqueux qursquoun autre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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Les seacuteries magmatiques

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

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- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

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La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 27: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La viscositeacute des magmas

Rhyolite solidifieacutee lave felsique pacircle

Crsquoest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pacircte et qui

donne des roches pacircles

On qualifie un magma riche en silice de felsique

(feldspath K ndash silice - ique)

On appelle lave un magma qui srsquoeacutecoule du sol

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 28: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Photo de JD Griggs USGS

Crsquoest un magma qui coule comme de lrsquoeau et qui donne des roches fonceacutees

La viscositeacute des magmas

Un magma pauvre en silice donc riche en fer et magneacutesium

est qualifieacute de mafique (magneacutesium ndash fer - ique)

Basalte solidifieacutee lave mafique fonceacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 29: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique dapregraves le milieu de mise en place

La classification des roches magmatiques repose sur plusieurs critegraveres

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Classification mineacuteralogique (les mineacuteraux preacutesents dans la roche)

Classification chimique dapregraves le chimisme teneur en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 30: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification geacuteneacutetique (dapregraves le milieu de mise en place)

les roches volcaniques ou extrusives ou effusives refroidies brutalement en

surface apregraves une eacuteruption volcanique

les roches plutoniques ou intrusives qui se sont refroidies en profondeur

lentement et sans deacutegazage dans la chambre magmatique

les roches filoniennes (hypo-volcaniques et peacuteri-plutoniques) intermeacutediaires

entre les roches extrusives et intrusives et ayant subi un deacutegazage partielhellip

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 31: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull La taille et lrsquoarrangement des mineacuteraux drsquoune roche igneacutee sa texture

nous dit comment le magma a refroidi

bull Le refroidissement tregraves lent drsquoun magma dans son reacuteservoir donne des roches

phaneacuteritiques crsquoest-agrave-dire totalement formeacutees de cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

(phaneros = visible comme dans pheacutenomegravene)

Texture dite aussi Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 32: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement rapide drsquoune couleacutee de lave qui prend quelques mois donne

une texture aphanitique (a- = non non visible) agrave mi-chemin entre les texture

vitreuse et phaneacuteritique

Texture dite aussi Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 33: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

bull Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la fabrication des vitres

donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de se mettre en ordre et il nrsquoy a

pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Texture dite aussi Hyaline

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 34: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Une roche phaneacuteritique a un grain moyen ou grossier Le grain deacutesigne lrsquoensemble

des parties qui forment une roche telle qursquoon la voit agrave lrsquoœil

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue

bullTexture grenue porphyroiumlde

bullTexture pegmatitique

bullTexture aplitique

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue

bullTexture microgrenue porphyrique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 35: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline de nombreux cristaux ne sont visibles quau microscope optique

Crsquoest la textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique

bullTexture microlitique porphyrique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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La classification des roches magmatiques

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Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

Page 36: Les matériaux de la planète Chapitre 2 : Les Roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue les cristaux sont de mecircme taille (de lordre du mm ou du cm)

Gabbro Granite

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture grenue porphyroiumlde de gros cristaux plutocirct automorphes sont

disperseacutes parmi des cristaux bien plus petits (de 5 agrave 10 fois)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture pegmatitique mineacuteraux de taille centimeacutetrique agrave pluri-centimeacutetrique

quartz et feldspath automorphes avec ou sans micas

Texture pegmatitique Texture pegmatitique graphique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches plutoniques

bullTexture aplitique quartz et feldspaths seuls en cristaux eacutequigranulaires

formant un assemblage de taille millimeacutetrique (roche hololeucocrate)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue Il ny a que de tregraves petits cristaux parfois difficile agrave

distinguer agrave lœil nu peu visibles agrave lrsquoœil nu (Roche microcristalline)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Holocristalline cristaux visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches intermeacutediaires

bullTexture microgrenue porphyrique cristaux automorphes de taille

centimeacutetrique (1 agrave 5 cm ou plus) disperseacutes dans une matrice tregraves finement

grenue dont le grain est parfois difficile agrave distinguer agrave lœil nu

Pheacutenocristaux

Matrice microgrenue

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique microlites et microcristaux (en forme de baguettes) flottant

dans une pacircte

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hypocristalline cristaux non visibles agrave lrsquoœil nu

Textures des roches volcaniques

bullTexture microlitique porphyrique cristaux automorphes de grande taille

(pheacutenocristaux) enrobeacutes dans une pacircte

Un magma qui a drsquoabord refroidi lentement dans son reacuteservoir donne les pheacutenocristaux Puis

apregraves eacuteruption et il fini son refroidissement rapidement ce qui va donner la matrice aphanitique qui entoure

les pheacutenocristaux

Pheacutenocristaux

Matrice aphanitique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Texture Hyaline texture vitreuse

Textures des roches volcaniques

Le refroidissement brutal drsquoun magma comme on le pratique dans la

fabrication des vitres donne des roches vitreuses Les atomes nrsquoont pas le temps de

se mettre en ordre et il nrsquoy a pas de cristaux (et donc de mineacuteraux) dans la roche

Le refroidissement rapide drsquoune lave felsique a donneacute un

verre de type obsidienne

Si le magma avait eu le temps de cristalliser il aurait donneacute

un granite pacircle

Le verre lui est noir agrave cause drsquoimpureteacutes de magneacutetite ou

drsquooxydes de fer Crsquoest une exception agrave la regravegle felsique = pacircle

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification baseacutee sur leur texture baseacutee sur lobservation agrave lœil nu des roches

Comparaison au microscope polarisant

drsquoun gabbro phaneacuteritique et drsquoun basalte aphanitique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

La classification du double triangle QAPF de Streckeisen est

baseacutee sur la proportion des trois mineacuteraux leucocrates

essentiels des roches magmatiques

Les 2 triangles sont jointifs par la ligne A-

P (feldspaths alcalins - plagioclases)

Quartz (Q) et feldspathoiumldes (F) se placent aux 2

sommets opposeacutes ainsi aucune roche ne peut contenir

lassociation Q-F

Chaque sommet correspond agrave 100 du

mineacuteral consideacutereacute Le cocircteacute opposeacute au sommet

correspond agrave 0 du mineacuteral

A P

Q

F

60 de quartz

20 de quartz

0 de quartz

80 de f a

40 de f a

100 de quartz

100 de

felsdpaths

alcalins

0 de f a

100 de

plagioclases

80 de plagio

40 de plagio

0 de plagio

A les feldspaths alcalins (Na albite et K orthose)

P les feldspaths calco-sodiques (plagioclases)

Q le quartz pour les roches sur-satureacutees en silice

F les feldspathoiumldes pour les roches sous-satureacutees en silice

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Deux versions du triangle sont proposeacutes

une pour les roches plutoniqueshellip

une pour les roches volcaniques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Composition

mineacuteralogique

A P

Q

F

1 Texture grenue =gt plutonique

Q 25

A 20

P 55

25

20

55

2 Calcul de la proportion des mineacuteraux A - P - Q ou F

Cette roche est une granodiorite

un exemplehellip

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est connue

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique Diagramme de streckeisen

Identifier une roche magmatique dont la composition

mineacuteralogique modale est inconnue

2 Estimer lrsquoabondance relative des diffeacuterents mineacuteraux leucocrates

- Quartz entre 20 et 60

- Feldspaths alcalins dominants sur plagioclases A P

Q

F

60

20

cette roche est

un granite

1 Texture grenue =gt plutonique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Les mineacuteraux ferro-magneacutesiens micas pyroxegravenes amphiboles et peacuteridots

(olivine) qui sont comme leur nom lindique des silicates de fer et de magneacutesium et

dont les couleurs sombres vont du vert fonceacute jusqursquoau noir (qui forment le groupe de

mineacuteraux coloreacutes (mineacuteraux mafiques)

Parmi lrsquoensemble des mineacuteraux (principalement les cardinaux) des roches

magmatiques on distingue

Le quartz les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases les feldspathoiumldes qui

sont des mineacuteraux de couleur claire (mineacuteraux felsiques)

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification mineacuteralogique

Ainsi on distingue en fonction du pourcentage des mineacuteraux mafiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Pour les roches Hololeucocrates (Plus de 90 de mineacuteraux clairs)

Pour les roches leucocrates (65ltMclt90 de mineacuteraux clairs)

bull Les granites

bull Les granodiorites

bull Les diorites quartziques

bull Les syeacutenites

bull Les diorites

bull Les syeacutenites neacutepheacuteliniques

Pour les roches meacutesocrates (35ltMclt65 de mineacuteraux clairs)

bull Les gabbros

Pour les roches meacutelanocrates (10ltMclt35 de mineacuteraux clairs)

bull Les meacutetagabbros

Pour les roches holomeacutelanocrates (moins de 10 de mineacuteraux clairs)

bull Les peacuteridotites

bull Les pyroxeacutenolites

Granite

Granodiorite

Syeacutenite

Diorite

Classification des roches magmatiques plutoniques en fonction de lrsquoindice de coloration

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Felsique Intermeacutediaire Mafique

Viscositeacute

Temperature de fusion

Phaneacuteritique

(Intrusive)

Aphaneacutetique

(Extrusive)

Granite Granodiorite Diorite Gabbro

Rhyolite Dacite Andeacutesite Basalte

Croissance du taux de Silice

Croissance du taux de Sodium

Croissance du taux de Potassium

Croissance du taux de Calcium

Croissance du taux de Magneacutesium

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

Classification chimique Une classification baseacutee sur le chimisme

bull une roche acide possegravede plus de 65 de silice (rhyolite ou granite)

bull une roche intermeacutediaire possegravede entre 52 et 65 de silice (andeacutesite ou diorite)

bull une roche basique possegravede entre 45 et 52 de silice (basalte ou gabbro)

bull une roche ultrabasique possegravede moins de 45 de silice (Peacuteridotite)

Cette classification est baseacutee sur des analyses chimiques des roches magmatiques

En principe la richesse en silice exprime laciditeacute dune roche

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

La classification des roches magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Mineacuteraux des roches magmatiques (extrait du guide de lecture des cartes BRGM)

mineacuteraux abondants mineacuteraux peu abondants mineacuteraux rares

mineacuteraux principaux

roche volcanique

ROCHE PLUTONIQUE

qu

art

z

Ort

ho

se

(fe

lds

pa

th)

feld

sp

ath

pla

gio

cla

se

mic

a b

lan

c

mic

a n

oir

am

ph

ibo

le

pyro

xegrave

ne

Peacute

rid

ot

(oli

vin

e)

basalte

andeacutesite

GRANITE

PEacuteRIDOTITE

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1egravere Partie ndash Les roches Classification des roches magmatiques

Granite

Granite

Quartz

Orthoclase

Biotite

Plagioclase

Granite

Granodiorite

Quartz

Amphibole

Plagioclase

Diorite

Plagioclase

Amphibole

Gabbro

Plagioclase

Pyroxene

Peridotite

Pyroxene

Olivine

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

Au cours de son ascension et de son stockage dans des chambres magmatiques

le magma peut subir en plus de la cristallisation fractionneacutee une contamination par

lencaissant lors de sa remonteacutee

Ainsi au cours du temps le magma va peu agrave peu eacutevoluer

La succession des roches deacuteriveacutees dun mecircme magma constitue une seacuterie magmatique

Ceci explique comment il est possible de passer dun magma basaltique agrave un

magma riche en silice

On distingue ainsi

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie tholeacuteitique

Le rapport Na-KSiO2 est faible et le magma est satureacute (il ny a pas de

feldspathoiumldes)

Le magma de deacutepart est un basalte tholeacuteitique (tregraves pauvre en silice) que lon

rencontre geacuteneacuteralement au niveau des dorsales oceacuteaniques des arcs insulaires et dans le

volcanisme continental (trapps)

Le basalte tholeacuteitique se forme agrave faible pression (donc agrave faible profondeur) agrave partir

du manteau

Ensuite par enrichissement progressif (contamination cristallisation

fractionneacutee) du magma

il y a formation dandeacutesites (islandites) puis de rhyolites Le stade basalte est le plus

courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie calco-alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est plus fort Na est dominant par rapport agrave K

Cette seacuterie se rencontre dans les zones de subduction (Cordillegraveres) et

les arcs insulaires eacutevolueacutes

Elle commence par des basaltes et va jusquaux rhyolites

Le stade intermeacutediaire andeacutesitique est le plus courant

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Les seacuteries magmatiques

La seacuterie alcaline

Le rapport Na-KSiO2 est fort

Les mineacuteraux caracteacuteristiques sont lolivine et les feldspathoiumldes cest

donc un magma sous-satureacute

Cette seacuterie se rencontre dans le volcanisme des domaines

continentaux stables

Elle va des basaltes aux trachytes Le stade basalte est dominant

Le magma ne se forme quagrave haute pression

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Exemple des seacuteries volcaniques des zones de subduction

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

Parmi les roches plutoniques couramment rencontreacutees on a le granite

Cependant il existe un large eacuteventail de roches plutoniques variant par leur composition

mineacuteralogique

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

bull En cassant et en deacuteformant la croucircte les mouvements des plaques de lithosphegravere

(geacuteodynamique interne) peuvent entraicircner vers la surface des roches qui ont refroidi en

profondeur etou lrsquoeacuterosion (geacuteodynamique externe) peut enlever les terrains qui les

recouvrent

bull Le terme laquoplutonraquo deacutesigne tous les types de massifs rocheux intrusifs Les plutons sont

abondants au Queacutebec Certains types communs sont le sill le dyke et le batholite

Dyke = lame de roche

verticale ou oblique

Sill = lame de roche

horizontale

Batholithe = pluton de dimension reacutegionale

Dyke Sill

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Dykes et sills

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

Le deacutegagement des massifs intrusifs

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1egravere Partie ndash Les roches Roches magmatiques

- Les roches volcaniques

Refroidissement rapide

Pas de cristallisation (ou microlithes)

Peu de silice

LES BASALTES

Andeacutesitiques Shoshonitiques Tholeitiques

Volcanisme de subduction

- Ceinture du pacifique

- Arcs insulaireshellip

Volcanisme continental

- Massif centralVolcanisme sous marin

Volcanisme de points chauds

Crsquoest la roche la plus reacutepandue agrave la surface de la terre

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

LES ROCHES MEacuteTAMOPHIQUES

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

+ Les roches meacutetamorphiques

dites aussi cristallophylliennes

formeacutees par la recristallisation (et geacuteneacuteralement la deacuteformation) de roches

seacutedimentaires ou magmatiques

sous laction de la tempeacuterature et de la pression qui croissent avec la

profondeur dans la croucircte terrestre ou au contact dautres roches

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

1 Meacutetamorphisme

Ensemble des transformations qui entraicircnent un reacutearrangement agrave

lrsquoeacutechelle atomique des eacuteleacutements drsquoune roche conduisant agrave une recristallisation

agrave lrsquoeacutetat solide (en preacutesence ou non drsquoune phase fluide) sous lrsquoeffet de

variations de tempeacuterature de pression ou de composition

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

2 Meacutetasomatose

Changement de la composition chimique drsquoune roche reacutesultant de

pheacutenomegravenes qui la laissent constamment et largement solide

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

3 Protolite

Roche initiale ou roche megravere qui par une seacuterie de transformations

geacuteothermobaromeacutetriques donne une roche meacutetamorphique

4 Paragenegravese

Association de mineacuteraux syngeacuteneacutetiques et jointifs Le

meacutetamorphisme entraicircne la transformation drsquoune paragenegravese initiale en une

nouvelle paragenegravese

Paragenegravese du protolite + Paragenegravese meacutetamorphique + Paragenegravese drsquoalteacuteration

Une roche meacutetamorphique

=

Exemple

Roches magmatiques

Roches seacutedimentaires

Roches meacutetamorphiques

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1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche seacutedimentaire on parle de

parameacutetamorphisme

Exemple 1 paragneiss deacuteriveacute drsquoun gregraves meacutetamorphiseacute

Lorsque le meacutetamorphisme affecte une roche magmatique on parle drsquo

orthomeacutetamorphisme

Exemple 2 orthogneiss deacuteriveacute drsquoun granite meacutetamorphiseacute

Lorsque plusieurs meacutetamorphismes affectent une roche on parle de

ploymeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les roches meacutetamorphiques

transformation agrave lrsquoeacutetat solide de roches preacuteexistantes

(magmatique seacutedimentaires ou meacutetamorphiques)

Ces transformations ont deux origines

bull Augmentation de Tempeacuterature

bull Augmentation de Pression

Plusieurs types de meacutetamorphismes

bull Haute TempeacuteratureBasse Pression (HTBP)

bull Haute TempeacuteratureHaute Pression (HTHP)

bull hellip

Pour la classification on ne va pas utiliser lrsquoorigine de la roche ldquomegravererdquo mais

les conditions du meacutetamorphisme le type de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Diagenegravese

Processus non destructifs de surface

Paramegravetres T lt 100degC et P lt 1 Kb

Agents eaux de surface

Meacutetamorphisme

Processus non destructif inteacuterieur

Paramegravetres T gt 100degC et P gt 1 Kb

Agents tempeacuterature pression liquides circulants

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les facteurs de transformation

Augmentation de Tempeacuterature

Remonteacutee drsquoun magma en surface (Meacutetamorphisme de contact)

Enfouissement des couches geacuteologiques en profondeur

(Proximiteacute du manteau)

Augmentation de Pression

Pression Lithostatique (poids des terrains supeacuterieurs)

Pression des fluides emprisonneacutes dans la roche

Tectonique (pression orienteacutee en zones de subduction et de collision)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Le gradient geacuteothermique

Valeur moyenne 1degC 30m

Origine de la chaleur interne chaleur drsquoaccreacutetion planeacutetaire +

chaleur latente de cristallisation du noyau + eacutenergie radioactive

laquo Une roche qui est enfouie en profondeur subit une hausse progressive

de la tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La tempeacuterature

Les hausses ponctuelles de tempeacuterature le contexte geacuteodynamique

Ce sont des zones ougrave les processus magmatiques plutoniques et volcaniques

sont importants

1048766 Zones de rifting (rift)

1048766 Zones drsquoaccreacutetion (dorsale oceacuteanique)

1048766 Zones de subduction (arc et cordillegravere volcanique)

1048766 Zones de collision (racine crustale des orogenegraveses)

1048766 Zones de points chauds (volcanismes intra-plaque)

laquoLes roches encaissantes au contact des reacuteservoirs magmatiques

subissent une hausse de tempeacuterature raquo

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

La pression est la force par uniteacute de surface exprimeacutee en Nmsup2 (1 Newton

par megravetre carreacute ce qui vaut 1 Pascal)

La pression atmospheacuterique nrsquoa aucun effet sur les processus

meacutetamorphiques

La pression lithostatique (pression solide Ps) augmente avec

lrsquoenfouissement drsquoune roche avec la profondeur

Les facteurs de transformation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

La pression

1048766 Pression lithostatique de type hydrostatique ou pression de

confinement

1048766 Equilibre dynamique et contrainte normale sans cisaillement ou

deacuteformation

Les facteurs de transformation

1048766 Champs de contrainte tectoniques (contexte geacuteodynamique)

1048766 Surpression tectonique orienteacutee

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Lrsquoeau

Agent diffuseur drsquoeacuteleacutements chimiques

Agent reacuteactif

Agents de rupture des liaisons faibles

laquo Lrsquoeau acceacutelegravere les eacutechanges drsquoions entre les phases mineacuterales en transformation raquo

Eau interstitielle (diagenegravese)

Eau secondaire (reacuteaction meacutetamorphique)

Eau marine (hydrothermalisme marins)

Eau continentale (hydrothermalisme continental)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Diageacutenegravese

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

Rq Meacutetamorphisme Tempeacuterature gt 300degc

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes)

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Augmentation thermique (200 ndash 800degC) au contact des intrusions

magmatiques (plutoniques filoniennes)

Le meacutetamorphisme de contact = (meacutetamorphisme thermique ou thermomeacutetamorphisme)

Aureacuteoles meacutetamorphiques (cm hm)

Paragenegravese mineacuterales de haute tempeacuterature au contact des intrusions

Meacutetasomatose importante

Exemple

- les corneacuteennes les schistes tacheteacutes et les schistes noduleux

- les quartzites

- les marbres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Facteur uniquement la tempeacuterature (remonteacutee drsquoun pluton magmatique)

A son contact les roches existantes subissent de fortes tempeacuteratures

Recristallisation des roches en preacutesence avec apparition de mineacuteraux nouveaux

Lrsquoinfluence du meacutetamorphisme de contact peut se voir sur quelques

dizaines de centimegravetres jusqursquoagrave quelques centaines de megravetres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

b Schistes noduleuxCristaux de phyllithe (mecircme famille

que les micas) + andalousite c CorneacuteennesRoches massives agrave grains fins

sombres

+ souvent andalousite

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Le meacutetamorphisme de contact

Intrusion

(Pluton)(a) (b) (c)

a Schistes tacheteacutesGros cristaux de cordieacuterite sans

formes particuliegraveres

Exemple Si la roche preacutesente sur place est de type argilite

Contact granite corneacuteenne

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Encaissant

Intrusion

Meacutetamorphisme

Etape 1 Vue en coupe

Etape 2 Erosion

Vue du haut

Encaissant

Intrusion

Aureacuteole de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de contact

Meacutetamorphisme de contact

Zone meacutetamorphiseacutee restreinte (filons plutons)

Processus allochimique

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Gradient meacutetamorphique dans lrsquoaureacuteole de contact

Aureacuteole de meacutetamorphisme (cm hm)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Cette fois la tempeacuterature et la pression jouent

Elles deacutefinissent les conditions thermodynamiques du meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme reacutegional

Plus lrsquoenfouissement des roches en profondeur est important plus la pression et la

tempeacuterature sont importantes plus le meacutetamorphisme est important

Recristallisation des roches (seacutedimentaires magmatiques ou deacutejagrave meacutetamorphiques) avec

apparition de mineacuteraux nouveaux (Tdeg et P)

apparition de structures particuliegraveres (P)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Structure de tregraves grandes dimensions

Liens avec un contexte geacuteodynamique reacutegional

a) Le meacutetamorphisme drsquoenfouissement

Il se trouve agrave la base de seacuteries seacutedimentaire eacutepaisses non plisseacutees

(plusieurs Kms) (400 ndash 450degC)

b) Le meacutetamorphisme thermodynamique

Chaicircnes de montagnes Les protolites subissent de tregraves fortes

contraintes tectoniques orienteacutees (et des augmentations thermiques plus ou moins

importantes) (jusqursquoagrave 700 ndash 800degC)

Les roches sont plisseacutees etou failleacutees

Schistositeacute de flux et foliation de structure

Migmatites (fusion partielle)

Le meacutetamorphisme reacutegional = meacutetamorphisme geacuteneacuteral

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Pression (kbar)

HP

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

HT Meacuteta de contact

No

n r

eacutea

lis

eacutee d

an

s la

na

ture

Epizone Mesozone Catazone

Anatexie

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les Zones du meacutetamorphisme Reacutegional

Zones Tdeg Roches Mineacuteraux

EPIZONE Tdeg lt 450degSchistes ardoisiers

Schistes seacutericiteux

Chlorite (vert)

Seacutericite

MESOZONE Tdeg lt 650degGneissMicaschistes

Amphibolites

Micas

Amphiboles

CATAZONE Tdeg gt 700 deg Granulites

Feldspaths

Grenats

Sillimanites

ANATEXIE Tdeg gt 900deg Granites drsquoanatexieOlivines

Pyroxegravenes

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone meacutetamorphiseacutee eacutetendue (montagnes bassin seacutedimentaire)

Processus isochimiques

Isotropieanisotropie des structures formeacutees

Passage progressif vers la fusion partielle (migmatites)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

On distingue deux principaux types

de meacutetamorphismes

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Meacutetamorphisme reacutegional

eacuteleacutevation de tempeacuterature et de pression

Meacutetamorphisme de contact

eacuteleacutevation de tempeacuterature

HPHT

Meacutetamorphisme reacutegional

Zone orogeacutenique (montagnes))

HT Meacuteta de contact

Voisinage intrusion

No

n r

eacutea

liseacute

e d

an

s la n

atu

re

Profondeur

approx

(km)

14

12

10

8

6

4

2

Pression

(kbar)

50

40

30

20

10

200 400 600 800Tempeacuterature (degc)

Diageacutenegravese

Le meacutetamorphisme de haute pression Dynamomeacutetamorphisme

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les diffeacuterents types de meacutetamorphisme

Le meacutetamorphisme de pression = (meacutetamorphisme dynamique)

Le meacutetamorphisme hydrothermal

Zones de circulation de fluides agrave haute tempeacuterature (x 100degC) en relation avec les

zones volcaniques et plutoniques

Meacutetasomatose freacutequente

Exemple

serpentinisation des roches basiques et ultra-basiques de la croucircte oceacuteanique

Augmentation de pression dans des plans de faille ou de cassure

Schistositeacute de fracture et breacutechification

Mylanite

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

On en distingue

Schistositeacute

Orientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux alignement des mineacuteraux dans le plan

perpendiculaire agrave la direction de la pression

Roche caracteacuteristique de lrsquoeacutepizone et de la meacutesozone

Structure originelle (litage) disparue

Structure des Schistes et Micaschistes

roche dorigine argiles hellip

Schistositeacute

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

On en distingue eacutegalement

Foliation

Recristallisation dans les directions de foliation et plan de schistositeacute

Alternance de bandes sombres (ferromagneacutesiens) et de bandes claires (Quartz

feldspaths)

Structure des Gneiss

roche dorigine Granite roche seacutedim

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Deacutefinitions et geacuteneacuteraliteacutes

Schistositeacute feuillage plus ou moins serreacute preacutesenteacute par certaines roches meacutetamorphiques

distinct de la stratification et selon lequel elles peuvent se deacutebiter en lames plus ou moins

eacutepaisses et reacuteguliegraveres

Foliation structure de certaines roches meacutetamorphiques ougrave agrave la schistositeacute srsquoajoute une

diffeacuterentiation peacutetrographique entre des lits constitueacutes de mineacuteraux diffeacuterents

Foliation

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoblastique

Cristaux de tailles sensiblement eacutegales en grains indenteacutes et fortement engreneacutes sans

orientation preacutefeacuterentielle apparente

1048766 Quartzite

1048766 Marbre

1048766 Corneacuteenne

Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture leacutepidoblastique

Cristaux en lamelles empileacutes les uns sur les autres formant des lits parallegraveles entre

eux et dont la direction geacuteneacuterale est celle des plans de schistositeacute ou celle de foliation

1048766 Schiste

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture granoleacutepidoblastique

Srsquoapplique agrave la structure des roches meacutetamorphiques montrant des lits de cristaux en

lamelles et parallegraveles alternant avec des lits de mineacuteraux engreneacutes et de mecircme taille

1048766 Micaschiste

1048766 Gneiss

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Structure des roches meacutetamorphiques

Texture cristallines

Texture porphyroblastique

Cristaux de grandes tailles porphyroblastes dans une matrice de cristaux plus fins

1048766 Marbre

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations Mineacuteralogiques

Tout mineacuteral nrsquoest stable que sous certaines conditions de Tdeg et P

Si on change ces conditions on a une recristallisation

Apparition de nouveaux mineacuteraux (ex grenat)

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Les Transformations

Transformations structurales

Orientation ou reacuteorientation des mineacuteraux en preacutesence

Schistositeacute

Foliation

Equante

Responsable Pr Mohammed AARAB

1egravere Partie ndash Les roches Roches meacutetamorphiques

Les transformation des roches meacutetamorphiques

Deacuteformation meacutecanique des roches qui provoque des structures particuliegraveres

Structure eacutequante Pas drsquoorientation preacutefeacuterentielle des mineacuteraux

Structure originelle conserveacutee

Meacutetamorphisme de contact

Souvent pour les roches composeacutees drsquoun seul mineacuteral

Quartzite

Marbre

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