Chapitre 2. Minéraux et roches

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Chapitre 2. Minéraux et roches

2.2. Pétrographie (étude des roches) 2.2.b. Roches métamorphiques

Polytech’ 2010-11 • GTGC3

Métamorphisme : définition

Le métamorphisme est l'ensemble des mécanismes qui modifient une roche (appelée protolite) à l'état solide sous l'effet de la pression, de la

température et des fluides. Ces

modifications recouvrent les

transformations structurales,

minéralogiques et chimiques.

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Exemples

Transformations structurales :

schistosité, foliation

Exemples

Transformations

minéralogiques :

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Polytech’ 2010-11 • GTGC3 4

5 Solidus du granite hydraté 4

Solidus du granite sec 15 5

10

5 Pression (kbar)

0 0

600 800 1000 1200

200 400

Température (°C) Diagenèse

Magma MÉTAMORPHISME

Conditions du métamorphisme

Nomenclature (1)

En fonction de la nature du protolithe

si la roche initiale est identifiable : méta-

Ex. : métapélite, métagabbro, métabasalte

si la nature de la roche initiale est identifiable :

sédimentaire : para(-dérivé)

Ex. : paragneiss

magmatique : ortho(-dérivé)

Ex. : orthogneiss

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Nomenclature (2)

En fonction de critères structuraux

absence de schistosité :

hornfels, cornéenne, marbre (r. carbonatée)

présence d'une schistosité :

schistes : plans de schistosités serrés (1 mm)

gneiss : plans de foliation de l'ordre du cm

Marbre

marbre

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Nomenclature (3)

 En fonction de l’assemblage minéralogique

minéraux spécifiques du métamorphisme. Ex. : schiste à grenat

minéraux dominants. Ex. : micaschiste, amphibolite, pyroxénite

minéraux formant une caractéristique macroscopique :

schiste tacheté : à porphyroblastes de cordiérite

gneiss œillé : éléments quartzo-feldspathiques de grande dimension

Exemples

gneiss œillé

schiste tâcheté

schiste à grenat

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Application : exercice

Gneiss issu de la transformation d’une argilite (pélite)

Gneiss issu de la transformation d’une rhyolite

Gneiss issu de la transformation d’un autre gneiss

Paragneiss Metapélite Orthogneiss Métarhyolite Orthogneiss

Notion de faciès

Les faciès métamorphiques sont des

domaines de l'espace pression-température limitées par des réactions métamorphiques importantes (roches basiques).

Un faciès regroupe toutes les roches métamorphiques (assemblages

minéralogiques correspondant aux mêmes

conditions pression-température) formées

dans les mêmes conditions pression-

température.

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Les faciès

Gradients métamorphiques

D Diagenèse Pr-Py Prehnite-Pumpelyite

Solidus du granite hydraté

3 2

1

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Chapitre 2. Minéraux et roches

2.2. Pétrographie (étude des roches) 2.2.a. Roches magmatiques 2.2.a.iii. Texture des roches magmat

^iques

Textures magmatiques

•La structure d’une roche est le mode d’agencement géométrique des éléments d’une roche

•Roche magmatique : minéraux, matrice microcristalline, verre

•S’observe à toutes les échelles :

•macroscopiquement : structure

•microscopiquement : sur lames minces

•Reflète l’histoire de la cristallisation de la

roche

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Principales textures (1)

 Texture grenue (phanéritique) :

tous les cristaux sont visibles à l’œil nu

taille sensiblement homogène

principales textures grenues :

si présence de cristaux nettement + grands, souvent automorphes, dans un fond grenu

Texture grenue porphyroïde

Si on a une texture grenue avec des cristaux tous très grands

Texture pegmatitique

Si on a une texture grenue où tous les cristaux tous petits mais visibles a l’œil nu

Texture aplitique

Illustrations

Texture grenue (gabbro)

Texture grenue (granite)

Texture aplitique

Texture pegmatitique

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Principales textures (2)

 Textures volcaniques (aphanitiques) :

matrice composée d’un verre (structure amorphe)

principales textures :

 si l’essentiel de la roche est à l’état vitreux (amorphe) Texture hyaline ou vitreuse

cristaux visibles à l’œil nu, très finement cristallisés (microlithes)

Texture microlithique

cristaux de grande taille (phénocristaux)

Texture porphyrique

si le verre « fossilise » l’écoulement de la lave :

Texture fluidale

Illustrations

Texture hyaline (obsidienne)

Texture porphyrique (microlitique) (basalte)

phénocristaux (Plagio, Ol, Px)

microlithes

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Chapitre 2. Minéraux et roches

2.2. Pétrographie (étude des roches) 2.2.a. Roches magmatiques 2.2.a.iv. Cristallisation fractionnée

Série magmatique : définition

Une série magmatique est une association de roches qui répond à trois grand critères :

les roches qui forme une série se situent dans un espace géographique limité

unité de lieu : volcans, province magmatique, …

les roches d’une série ont des âges voisins

utilisation des outils de datation absolue

les roches d’une série ont un lien génétique

communauté de caractères minéralogiques (série de Bowen)

communauté de caractères chimiques et leur évolution régulière (diagrammes de Harker)

Processus : cristallisation fractionnée

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Cristallisation fractionnée

Magma originel

Liquide résiduel

+

Solide cristallisé

+

...

1 1

2 2

n n

MA S GM

E A

R T

I I

E Q

UE

C U M U L A T S

Les séries réactionnelles

N.L. Bowen (1887-1956)

(dites aussi séries de Bowen)

Haute température

Feldspath potassique

Roches (ultra)mafiques

Basaltes Andésites

Rhyolites Série réactionnelle de Bowen

Température Type de

roche Olivine

Amphibole

Séries

discontinues ^Mica_noir

Série continue plagioclasesdes

Anorthite (riche en Ca)

Albite (riche en Na) Pyroxene

H₂O

(13)

Les lignées magmatiques

Mehier (1995)

Classification de Cox =

diagramme de Harker alcalins- silice

Droit : volcanique Italique : plutonique

Les lignées magmatiques

1 Série tholéiitique

•dorsales médio-océaniques

•points chauds

2 Série calco-alcaline

•zones de subduction

3 Série transitionnelle

•zones intraplaques continentales

•cordillères marges actives

4 Série alcaline

•zones intraplaques continentales

5 Série hyper-alcaline

•cordillères des marges actives

anorogénique

anorogénique orogénique orogénique

orogénique

Mehier (1995)

1 3 5 4

2

Les lignées magmatiques :

•traduisent une différenciation par cristallisation fractionnée

•s’expriment par un

enrichissement en Si et alcalins

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Les lignées magmatiques

Mehier (1995)

Classification de Cox = diagramme de Harker

alcalins-silice

1 3

5 4

2

Droit : volcanique Italique : plutonique

Chapitre 2. Minéraux et roches

2.2. Pétrographie

(étude des roches)

2.2.c. Roches sédimentaires

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Introduction (1)

La Terre a deux enveloppes externes fluides :

Agressives vis-à-vis roches (altération, érosion)

Capables de transporter les produits de l’altération

Animées de mouvements permanents :

Circulations atmosphériques : vents

Circulations fluviatiles et océaniques : courants

Introduction (2)

Diversités de conditions :

-60°C < température < +40°C

Variations journalières, saisonnières

Grands cycles climatiques

Cas de la transition eau liquide ↔ glace

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Les roches et la surface

La surface n’est pas un milieu où se forment les roches (seulement

sédiments et sols)

Les roches placées en surface ne sont pas en équilibre avec le milieu

Elles réagissent avec les éléments de surface (eau, agents atmosphériques) et se transforment

On les appelle roches-mères

Le cycle sédimentaire

Roche mère

Altération/Erosion

Transport

Sédimentation Enfouissement

Diagenèse

Sédiment Roche

sédimentaire

Remise à l’affleurement

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