Pétrologie 1 - Cours Géologie PDF

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Cours Géologie...

Description

Pétrologie : En

minéralogie, - l'aspect

on observe les roches cristallochimique

sous

deux

aspects

principaux

:

- l'aspect cristallographique Cet assemblage n'est pas aléatoire mais spécifique selon la stéréochimie des atomes formant

des

minéraux.

Géodynamique : les roches ne sont pas déposées aléatoirement sur la surface terrestre (Ex : province,…). Au sein de l'écorce terrestre, nous étudierons les phénomènes magmatiques (pétrologie

endogène)

La pétrologie c'est l'étude des roches, de leur composition, de leur nature et de la façon dont elles se mettent en place dans la croûte terrestre. Il faut considérer les roches comme des indices pour retracer l'histoire de la terre. En regroupant les différents indices, on va pouvoir préciser la vision de l'histoire de la terre.

I) Les grands types de roches. A) Classification des roches. La classification des roches la plus classique se base sur leur genèse c'est à dire d'où elles Il

viennent.

existe 3 types de roches : - les roches sédimentaires : qui sont des produits de toutes l'altération de toutes

les Elles

autres représentent

en

roches 5 et 8%

: des

les matériaux

de

roches l'écorce

mères. terrestre.

- les roches magmatiques, qui sont le produit de la cristallisation d'un bain silicaté appelé magma. Ils sont issus de la fusion partielle ou totale d'autres roches, appelées roches mères qui peuvent être situées aussi bien dans la croûte que dans le manteau. Il représente 65% des roches de la croûte terrestre. - les roches métamorphiques qui sont issus de la transformation d'autres roches sous l'influence de la température et/ou de la pression par changement de composition. Elles

représentent

27%

des

roches

de

la

croûte

terrestre.

Figure 1 : classification géochimique des roches (qui reste quand même une classification générale).

Deux séries sont importantes : ¤ La série la plus représentée à plus de 85% des les reliefs continentaux : la série ¤

Sialferrique. Puis loin

derrière

la

série

calcimagnésique

à

10%

La séquence la mieux représentée dans la série Sialferrique est l'alumino-argileuse Puis

52%. quartzo

feldspathique

30%

Puis quartzitique 15%.

B) Cycle (évolutif) des roches.

Définition : Une altération est une désagrégation d'une roche sous l'influence des éléments météoritiques (température, pluies…). La diagenèse est une transformation peu intense des roches, qui conduit à une plus

grande induration (cimentation, compaction, déshydratation...) L'anatexie, c'est le passage d'une roche de l'état solide à un magma par fusion partielle ou totale.

II) La démarche en pétrologie. La démarche n'est pas la même si on a une roche endogène ou supergène ou déformée par métamorphose.

A) Démarche en pétrologie du magmatisme. 1) La relation entre minéraux d'une même roche. La relation entre les minéraux précise la chronologie de formation de la roche. On fait appel d'abord à la notion de texture qui est la façon dont les minéraux sont en rapport les uns par rapport aux autres au niveau dimension, petit gros et rapport forme.

de

¤ Texture grenue : structure macrocristalline (visible en lumière polarisée non analysée ou analysée) Les cristaux sont de tailles conséquentes (largement formés), ils ont une taille et une forme homogène. La cristallisation est totale. Tout cela traduit une cristallisation par un refroidissement lent en profondeur de la lithosphère terrestre (remontée par érosion). Cette texture est caractéristique des roches plutoniques.

¤ Texture microlitique (= matrice) porphyrique (= quelques gros cristaux) faites de quelques gros cristaux entourés d'une matrice finement cristallisée. Les cristaux ne sont pas de même nature, ils ont eu le temps de se cristalliser. Il y a eu expulsion du magma ce qui a empêché le développement des petits cristaux. Cette texture est caractéristique des roches volcaniques.

¤ Texture hyaline ou vitreuse ou hyaloporphyrique : il n'y a peu ou pas de cristaux visibles, la matrice est entièrement vitreuse. Donc il y a eu un refroidissement rapide. Cette texture est caractéristique de roches volcaniques "trempées" au contact de l'eau.

2) La composition chimique des roches magmatiques. La composition chimique va donner des indices pour connaître le contexte géodynamique de

la

roche.

Figure 2 : Composition chimique et contexte géodynamique :

Ces

éléments

ne

sont

pas

repartis

identiquement.

Leur répartition dépend de leur lieu de formation. On prend comme indice leur respectives en Si, Fe, Mg... On fait des analyses chimiques beaucoup plus détaillées afin de placer ces roches dans des contextes géodynamiques plus détaillés.

B) Démarche en pétrologie du métamorphisme. 1) Caractéristiques des roches métamorphiques.

Ce sont des roches qui ont subi des transformations qui sont globalement de deux types : minéralogique d'une part et structurale d'autre part. Ex 1 : Monxogranite / Gneiss oeillé (? ortho gneiss)

Ce sont des roches qui ont le même aspect global et la même composition minéralogique : quartz, orthose, biotite (noir) et quelques plagioclases.

==>

Ces

deux

roches

ont

la

même

composition

chimique.

On doit donc admettre que ces roches entretiennent des relations de parenté. Le Gneiss est un Monxogranite qui a subit de simples transformations structurales. Le Monxogranite est une roche plutonique et le Gneiss oeillé est une ex roche magmatique métamorphisée. Pour une roche d'origine sédimentaire, on parlera d'ex roche sédimentaire : para…Pour une roche d'origine magmatique, on parlera d'ex roche magmatique : ortho… Ex 2 : Un gabbro / Une Eclogite : minéraux différents.

Mais

une

composition chimique

similaire.

Figure 4 : Comparaison chimique gabbro et éclogite

L'éclogite est un gabbro qui a subit des transformations structurales et minéralogiques.

2) Interprétation des transformations structurales : ¤ La schistosité est l'aptitude d'une roche à se débiter en feuillets qui ont tous la même composition minéralogique. Ex : l'ardoise : feuillets identiques très fins :

La schistosité est le résultat conjoint d'une augmentation de la température et de contraintes perpendiculairement à la direction des feuillets. Ex : Micaschiste riche en mica avec contrainte orientée perpendiculairement à l'alignement des minéraux.

¤ La foliation est l'aptitude d'une roche à se débiter en feuillets mais de composition différente.

Gneiss :

Ex : Gneiss : présentant des lits clairs de quartz et orthose et des lits foncés de mica :

Gneiss

biotite

folié

et

muscovite

(marron).

¤ Mylonite : ce sont des structures témoignant d'un broyage assez important de la roche.

Il -

existe Quartz

3 indices fracturé avec

de broyage une extinction

: roulante

(3

couleurs)

- La présence de séricite : minéraux de transformation des cristaux alcalins. - Fracturations cassantes des plagioclases. Conclusion

:

Certaines roches métamorphiques présentent des alignements minéralogiques. Ils ne sont que des enregistrements des orientations des contraintes qu'elles ont reçues.

3) Chronologie des transformations minéralogiques. On va se baser sur la cristallisation et la déformation de microstructures de certains minéraux pour établir une chronologie relative. Toutes les roches métamorphiques présentent des indices de transformation qu'elles ont subi.

a) Microstructure poecilitique : Formation progressive d'un cristal de storotide qui se réalise à partir d'un certain de nombre de "germes" cristallins qui se rejoignent pour former un mono cristal de storotide. Ce quartz interne à la storotide est chronologiquement plus vieux. Cette microstructure poecilitique témoigne d'un métamorphisme postérieur à la présence

du

quartz.

Ex : Staurotide poecilitique :

b) Microstructure hélicitique : (en forme d'escargot.) Ex : grenat Le quartz est inclus dans le grenat donc le quartz est donc plus vieux que le grenat.

Grenat hélicitique:

c) Quartz à extinction roulante: Il est fait d'au moins 20 parties de différentes couleurs selon l'axe d'extinction : extinction roulante. Le quartz ne se clive jamais. Sa structure ne fait que se déformer sous l'effet des contraintes. Cela est caractéristique d'un mécanisme de haute pression et basse température.

Quartz " roulant " :

d) Les ombres de pression : Ex : du grenat qui s'est mis en place dans une roche métamorphique avant l'épisode de déformation. On observe une orientation ordonnée des micas et autour des grenats du quartz qui vont se mettre en place par des zones d'ombres de pression, protégées par le gros cristal

de

grenat.

Ombres de pression :

Le

grenat

est

antétectonique.

Le quartz est syntectonique.

4) Localisation dans un domaine géologique. Il y a naissance de minéraux spécifiques au métamorphisme, qui n'existaient pas avant, se développant dans des domaines de température et de pression spécifiques : domaine de stabilité spécifique à chaque minéral.

Ex : Gneiss à sillimanite : stable au dessus de 620°C.

On peut utiliser des minéraux comme thermomètre et d'autres comme baromètre. On déterminera les conditions de pression et de température pour leur stabilité.

III) Démarche en pétrologie sédimentaire. C'est la description qui étudie les processus d'altération et les conditions de transport des matériaux et les conditions de mise en place des " corps sédimentaires "et ceci sert à décrire des couches appelées " strates Ces corps sédimentaires décrivent une organisation spatio-temporelle.

A) Le principe des d'uniformutarisme.

causes actuelles -

".

causes anciennes ou Principe

Un des buts de la pétrologie sédimentaire est de reconstituer les milieux de dépôts (comme un policier essayerait de retracer le déroulement d'une histoire passée). Le présent est la clef pour comprendre le passé. Lyell Hutten 1830 : " Les anciens changements produits à la surface de la Terre sont dus à des causes analogues quant à leur nature et leur intensité à celle qui agissent de nos jours. "

1) L'uniformité des lois naturelles :

On admet que les évènements se sont toujours produits de la même manière et avec la même intensité. Ce principe aborde l'uniformité des lois naturelles dans le temps et l'espace. Il s'agit d'un postulat (= " a priori ")....