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Les roches magmatiques

LaurieBougeois

ST3 - Polytech" Paris UPMC

21 novembre 2014

IntroductionCaractérisation Fusion partielle Géodynamique

1. Introduction

2. Caractérisation des roches magmatiques

3. Fusion partielle des magmas

4. Géodynamique et origine des roches magmatiques

2 / 34Les roches magmatiques?

IntroductionCaractérisation Fusion partielle Géodynamique

Les roches magmatiques

3 / 34

Les roches magmatiques

IntroductionCaractérisation Fusion partielle Géodynamique

Les roches magmatiques

4 / 34

Les roches magmatiques

Filons (dykes) de basalte intrusifs dans une granodiorite en Corse (Calvi) IntroductionCaractérisation Fusion partielle Géodynamique

Les roches magmatiques

4 / 34

Les roches magmatiques

roche totalement cristallisée

ROCHE PLUTONIQUE

roche non entièrement cristallisée

ROCHE VOLCANIQUE

Filons (dykes) de basalte intrusifs dans une granodiorite en Corse (Calvi) IntroductionCaractérisation Fusion partielle Géodynamique

Définition

Les roches magmatiques

= roches ignées = roches endogènes dérivent de la solidification d"un magma Le magma peut être produit par fusion partielle : de la croûte continentale (cas des granites) de la croûte océanique (cas des adakites) du manteau (cas des basaltes)

5 / 34Les roches magmatiques?

IntroductionCaractérisation Fusion partielle Géodynamique

Activité magmatique actuelle

81% dorsales océaniques

13 % zones de subductions

6% magmatisme intraplaque

Sans oublier le plutonisme!

6 / 34Les roches magmatiques?

IntroductionCaractérisationFusion partielle Géodynamique

1. Introduction

2. Caractérisation des roches magmatiques

3. Fusion partielle des magmas

4. Géodynamique et origine des roches magmatiques

7 / 34Les roches magmatiques?

IntroductionCaractérisationFusion partielle Géodynamique

Classification des roches magmatiques

En fonction de la nature chimique

Couleur

Leucocrate (blanc à gris clair) : 0% < mx Fe-Mg < 35% ?Mésocrate (gris) : 35% < mx Fe-Mg < 65% ?Mélanocrate (sombre, gris foncé à noir) : mx Fe-Mg>65%

Abondance en quartz

Roches sursaturées (acides) : SiO2>65%

?Roches saturées : 52% < SiO2<65% ?Roches sous-saturées (basiques) : 45% < SiO2< 52% ?Roches ultrabasiques : SiO2< 45%

Nature des feldspaths

Roches à Fd potassique : alcalines

?Roches Fd potassique + plagioclases : calco-alcalines ?Roches plagioclases : calco-sodiques

8 / 34Les roches magmatiques?

IntroductionCaractérisationFusion partielle Géodynamique

Classification des roches magmatiques

En fonction de la nature chimique

Diagramme

de Streckeisen

9 / 34Les roches magmatiques?

IntroductionCaractérisationFusion partielle Géodynamique

Classification des roches magmatiques

En fonction de la texture de la roche

La structure (ou texture)d"une roche qualifie les

arrangements des minéraux entre eux. Les pétrographes français font une différence entre structure et texture : ?Structurese réfère aux minéraux (grenue, microgrenue, microlithique ou vitreuse) ?Textureprécise l"agencement des minéraux entre eux

10 / 34Les roches magmatiques?

IntroductionCaractérisationFusion partielle Géodynamique

Texture des roches magmatiques

Granite

11 / 34Les roches magmatiques?

IntroductionCaractérisationFusion partielle Géodynamique

Texture des roches magmatiques

Roches grenues :tous les cristaux sont visibles à l"oeil.

Ils sont automorphes et xénomorphes

11 / 34Les roches magmatiques?

IntroductionCaractérisationFusion partielle Géodynamique

Texture des roches magmatiques

Texture grenue

Rochesplutoniques= intrusives

?RefroidissementLENTen profondeur : texture grenue Granite - Granodiorite - Syénite - Diorite - Gabbros - Péridotites

12 / 34Les roches magmatiques?

IntroductionCaractérisationFusion partielle Géodynamique

Texture des roches magmatiques

Des roches grenues

à microgrenues

13 / 34Les roches magmatiques?

Intérieur

?refroidissement très lentMilieu ?refroidissement lentBordure ?refroidissement rapide IntroductionCaractérisationFusion partielle Géodynamique

Texture des roches magmatiques

Basalte

14 / 34Les roches magmatiques?

Observation en microscopie optique (LPA)

IntroductionCaractérisationFusion partielle Géodynamique

Texture des roches magmatiques

Roches microlithiques :nombreux petits cristaux

(microlithes) " nagent » dans une pâte homogène (verre)

14 / 34Les roches magmatiques?

IntroductionCaractérisationFusion partielle Géodynamique

Texture des roches magmatiques

Texture microlithique

Rochesvolcaniques= extrusives = effusives

?RefroidissementRAPIDEen surface : texture microlithique Rhyolite - Dacite - Trachyte - Andésite - Basalte

15 / 34Les roches magmatiques?

IntroductionCaractérisationFusion partielle Géodynamique

Texture des roches magmatiques

Texture vitreuse

Trempe de coulées basaltiques (pillow lava)

?refroidissementTRÈS RAPIDEau contact de l"eau ?Obsidiennes et laves acides visqueuses (magma rhyolitique, 70-75%de SiO2)

16 / 34Les roches magmatiques?

IntroductionCaractérisationFusion partielle Géodynamique

Structure et conditions de

formation des roches ignées

17 / 34

Les roches magmatiques

Introduction CaractérisationFusion partielleGéodynamique

1. Introduction

2. Caractérisation des roches magmatiques

3. Fusion partielle des magmas

4. Géodynamique et origine des roches magmatiques

18 / 34Les roches magmatiques?

Introduction CaractérisationFusion partielleGéodynamique

Conditions de fusion partielle

par modification du géotherme par modification du solidus par modification du géotherme et du solidus

19 / 34Les roches magmatiques?

Introduction CaractérisationFusion partielleGéodynamique

Conditions de fusion partielle

Exemple de la fusion de la péridotite

20 / 34Les roches magmatiques?

500 1000 1500 2000Température (°C)

Profondeur (km)

80
160
240
liquide solide liquidus solidus solide +liquide géotherme océaniquegéotherme continental Introduction CaractérisationFusion partielleGéodynamique

Conditions de fusion partielle

Exemple de la fusion de la péridotite

20 / 34Les roches magmatiques?

500 1000 1500 2000Température (°C)

Profondeur (km)

80
160
240
liquide solide liquidus solidus solide +liquide géotherme océaniquegéotherme continental

500 1000 1500 2000Température (°C)

Profondeur (km)

80
160
240
liquide solide liquidus solidus solide +liquide géotherme océaniquegéotherme continental géotherme dorsaleDécompression adiabatique

Augmentation

de T°C Introduction CaractérisationFusion partielleGéodynamique

Conditions de fusion partielle

Exemple de la fusion de la péridotite

20 / 34Les roches magmatiques?

500 1000 1500 2000Température (°C)

Profondeur (km)

80
160
240
liquide solide liquidus solidus solide +liquide géotherme océaniquegéotherme continental

500 1000 1500 2000Température (°C)

Profondeur (km)

80
160
240
liquide solide liquidus solidus solide +liquide géotherme océaniquegéotherme continental géotherme dorsaleDécompression adiabatique

Augmentation

de T°Csolidus hydraté Introduction CaractérisationFusion partielleGéodynamique

Rappel : séries de Bowen

21 / 34

Les roches magmatiques

olivines pyroxènes Mg pyroxènes Mg, Ca amphiboles biotitesplagioclase Ca plagioclase Ca, Na plagioclase Na, Ca plagioclase K feldspaths K muscovite quartz

Températures (°C)

% silice 1200
900
600
Introduction CaractérisationFusion partielleGéodynamique

Fractionnement chimique au

cours de la fusion partielle

Élément compatible

élément qui a tendance à fondre en dernier et à cristalliser en premier Élément incompatibleélément qui a tendance à fondre en premier et à cristalliser en dernier(fort rayon ionique →ne rentre pas dans le réseau cristallin) Degré d"incompatibilitéd =concentration dans le solideconcentration dans le liquide

22 / 34Les roches magmatiques?

Introduction CaractérisationFusion partielleGéodynamique

Taux de fusion partielle

23 / 34Les roches magmatiques?

éléments

incompatibles fusion partielle25% magma résiduBasalte tholéitique roche mère Introduction CaractérisationFusion partielleGéodynamique

Taux de fusion partielle

Taux de fusion élevé

?relativement pauvre en éléments incompatiblesTaux de fusion faible ?relativement riche en éléments incompatibles

23 / 34Les roches magmatiques?

éléments

incompatibles fusion partielle 25%
magma résiduBasalte tholéitique roche mère

élémentsincompatibles

fusion partielle12,5% magma résidu

Basaltealcalin

roche mère Introduction Caractérisation Fusion partielleGéodynamique

1. Introduction

2. Caractérisation des roches magmatiques

3. Fusion partielle des magmas

4. Géodynamique et origine des roches magmatiques

24 / 34

Les roches magmatiques

Introduction Caractérisation Fusion partielleGéodynamique

Origine des magmas basaltiques

Diagramme

de Streckeisen

25 / 34Les roches magmatiques?

Introduction Caractérisation Fusion partielleGéodynamique

Origine des magmas basaltiques

Fusion partielle du manteau

26 / 34

Les roches magmatiques

Volcanisme

en zone de divergenceVolcanisme en zone de convergenceVolcanisme intraplaque manteau = péridotite Introduction Caractérisation Fusion partielleGéodynamique

Origine des magmas basaltiques

Volcanisme enzone de divergence: dorsales océaniques ?décompression adiabatique ?forte fusion partielle de lherzolite (≂20-30%) ?basalte tholéitique (pauvre en éléments incompatibles) type MORB

27 / 34Les roches magmatiques?

Introduction Caractérisation Fusion partielleGéodynamique

Origine des magmas basaltiques

Volcanisme enzone de divergence: dorsales océaniques ?décompression adiabatique ?forte fusion partielle de lherzolite (≂20-30%) ?basalte tholéitique (pauvre en éléments incompatibles) type MORB

27 / 34Les roches magmatiques?

Introduction Caractérisation Fusion partielleGéodynamique

Origine des magmas basaltiques

Volcanisme enzone de divergence: dorsales océaniques ?décompression adiabatique ?forte fusion partielle de lherzolite (≂20-30%) ?basalte tholéitique (pauvre en éléments incompatibles) type MORB

27 / 34Les roches magmatiques?

Introduction Caractérisation Fusion partielleGéodynamique

Origine des magmas basaltiques

Volcanismeintraplaque: points chauds

?géotherme élevé ?faible fusion partielle de lherzolite (≂5-10%) ?basalte alcalin (riche en éléments incompatibles) type OIB

28 / 34Les roches magmatiques?

Introduction Caractérisation Fusion partielleGéodynamique

Origine des magmas basaltiques

Volcanismeintraplaque: points chauds

?géotherme élevé ?faible fusion partielle de lherzolite (≂5-10%) ?basalte alcalin (riche en éléments incompatibles) type OIB

28 / 34Les roches magmatiques?

Introduction Caractérisation Fusion partielleGéodynamique

Origine des magmas basaltiques

Volcanismeintraplaque: points chauds

?géotherme élevé ?faible fusion partielle de lherzolite (≂5-10%) ?basalte alcalin (riche en éléments incompatibles) type OIB

28 / 34Les roches magmatiques?

Introduction Caractérisation Fusion partielleGéodynamique

Origine des magmas basaltiques

Volcanisme enzone de convergence: subductions

?géotherme hydratéquotesdbs_dbs10.pdfusesText_16