Chapitre 1 Les modes d’expression...
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Chapitre 1Les modes d’expression des
magmas
Partie IA - LeGéologie - Partie 4 - Le magmatisme
Répartition mondiale des séismes et volcans actifs
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Carte mondiale du flux géothermique
3Une assez bonne superposition avec les régions volcaniques
1. Les roches magmatiques, des roches riches en informations
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Une texture isotrope
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✭ Texture = arrangement des cristaux entre eux
minéral = composé de nature chimique donnée : orthose = Si2Al2O8Kcristal = arrangement cristallin d’un minéral qui s’est formé lentement et donc les atomes se sont disposés de façon géométrique.
lit hot heque.ens-lyon.f r
basalte demi-deuilavec de grands cristaux de plagioclases et augite dans toutes les directions
Différentes textures des roches magmatiques
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✭ Texture = arrangement des cristaux entre eux
La texture de la roche dépend :- de la vitesse de refroidissement du magma- du volume de magma
(Caron J.M. et Coll. “ Comprendre et enseigner la planète Terre ”, Ophrys Ed.)
Roche grenue
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orthose
biotite
quartz
feldspathalcalin
dessin F. Celle
Diversité texturale des roches grenues
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texture porphyroïde texture pegmatitique
qz
FdMus
geowiki.f r
photo C. Escuyer
granite des Cévennes
de gros cristaux parmi de plus petits uniquement des gros cristaux
Diversité texturale des roches grenues
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texture aplitique
texture microgrenue
filon aplitique dans un granodioritede tous petits cristaux
Tous les cristaux sont < 1 mm
f r.wikipedia.org
2 mm
microgranite
Roches microlithiques (= microlitiques)
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✭ dessin F. CelleLame mince de trachyte
0,5 mmphoto C. Nicollet
phénocristal
microlite
verre
pâte =mésostase
D’autres textures volcaniques
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obsidiennetexture acristalline texture pyroclastique
cinérite (du latin cinis, cendres)
texture microlitique avec bullespierre ponce
planet -t erre.ens-lyon.f r
cendres accumulées avec des pierres ponces blanches intégérées
Bilan sur les textures
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roche plutonique roche volcanique
volcanogeol.com
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Volcan+ coulées
Filons
Pluton
Surface
Semi profond
Profond
Roches volcaniques
Roches filoniennes
Rochesplutoniques
Refroidissement lent-> croissance des cristaux
Refroidissement rapide-> croissance des cristaux limitée
Refroidissement semi-rapide
TEXTURES
Bilan sur les textures
Couleur de la roche et composition en silice
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Trachyte (Puy de dôme)
Basalte
geolalg.com
% SiO2
100
65
5245
acide
intermédiaire
basique
ultra-basique
35 < valeur observée < 78
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La composition modale
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Détermination du volume de chaque type de minéral
QuartzFeldspath alcalinPlagioclaseMica
25 %45 %20 %10 %
La composition normative
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1) On détermine la composition en oxydes de la roche (% pondéral)2) On distribue les éléments chimiques entre minéraux standards selon une procédure de calcul stricte.
Exemple d’une rhyolitehttp://www.geolalg.com/chabou/cours4.pdf
Composition normative
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Composition minéralogique modale (%)
Composition minéralogique modale (%)
Composition minéralogique virtuelle (norme) (%)
Composition minéralogique virtuelle (norme) (%)
Phénocristaux 7,8 Quartz 2,42Dont : Orthose 24,56
Feldspath (Na-K) 6,6 Albite 53,83Pyroxène 0,2 Anorthite 7,42
Quartz 1 Diopside 3,56Microlithes 92,2 Hypersthène 0,29
Dont : Magnétite 6,17Feldspath (Na-K) 74,2 Ilménite 1,52
Pyroxène 13,0 Apatite 0,24Opaques 3,5Quartz 1,5
Compositions modale et normative d’une roche échantillonnée au Piton des Neiges (la Réunion). (Caron J.M. et Coll. “ Comprendre et enseigner la planète Terre ”, Ophrys Ed.)
Classification de Streckeisen
18 crpg.cnrs-nancy.f r
albiteorthose
anorthite
Pour les roches ultra-basiques
19www4.ac-nancy-met z.f r
olivine
orthopyroxène clinopyroxène
Péridotites
Pyroxénites
Exemple d’utilisation de Streckeisen
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Exemple : roche plutonique de composition modale
QuartzFeldspath alcalinPlagioclaseMica
25 %45 %20 %10 %
27,8 % Quartz
Les % sont recalculés avec uniquement Qz, F et P
QuartzFeldspath alcalinPlagioclase
27,8 %50 %22,2 %
50 % FNa,K
22,2 % Plagioclase
La roche est un granite
Diagramme TAS des roches volcaniques
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Utilisation de la composition en oxydes (% pondéral)
geowiki.f rTAS = Total Alkali Silicate
roche ultra-basique rochebasique
rocheintermédiaire
rocheacide
Détail des zones intermédiaires
22 alexst rekeisen.it
Le cycle des roches
23 geologues-prospect eurs.f r
2. Les modes de gisementset les traces associées
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Diversité des dynamiqmes éruptifs
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(Caron J.M. et Coll. “ Comprendre et enseigner la planète Terre ”, Ophrys Ed.)
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La viscosité des laves dépend de 3 paramètresexplosif
effusif
A même température, la viscosité dépend de la chimie (taux de silice) :- basalte 105 poise- rhyolite 1010 poise
La température de la lave détermine aussi la viscosité.
Mesures effectuées :- lave basaltique à 1100°C : viscosité de 102,5 poise, donc lave fluide.- lave andésitique à 900°C : viscosité de 108,5 poise, donc lave visqueuse.
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La présence d’eau et de gaz diminue la viscosité.
✭
Traces directes de volcanisme actuel
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Volcan immergé
Fumeurs blancs : eau infiltrée peu profondément, riche en fer, soufre,
cuivre, calcium, sulfates
< 20-300°C
Fumeurs noirs : eau infiltrée à 1-3 km de profondeur, riche en
précipités de fer, soufre, manganèse
350°C
Traces directes de volcanisme actuel
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fumerolles sur le Vulcano (Italie)
Solfatares d’Islandeplanet -t erre.ens-lyon.f r
geysers
Volcan effusif, volcan explosif
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volcan effusif
volcan explosif
Mont Saint Helens avant et après l’éruption de 1980
Diversité des édifices
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(Caron J.M. et Coll. “ Comprendre et enseigner la planète Terre ”, Ophrys Ed.)
Trapps et pillows
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Trapps du plateau de Columbia (Washington)
jean-philippe-delobelle.com
Pillows lava (coussins de lave) d’Hawaï
Coulées
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Prismation Fluidité des laves
pahoehoe très fluideslaves cordées
planet -t erre.ens-lyon.f r
Panska Skala
Dyke, sill et neck
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Dyke : la prismation est perpendiculaire aux bordures (donc ici horizontale)
Sao Vicente, Cap vert
Les fluides au cours des éruptions
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Nuées ardentes
Gaz + cendres expulsés à 150 m.s-1 lors de l’explosion, en 2 flux.
Nuage pyroclastique
Coulée pyroclastique
Coulée pyroclastique
Fumerolles
Les fluides au cours des éruptions
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Nappe phréatique : le magma rencontre de l’eau qui se vaporise et provoque une explosion conduisant à un maar
Daun, Allemagne
Les plutons
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(Caron J.M. et Coll. “ Comprendre et enseigner la planète Terre ”, Ophrys Ed.)
3. Des roches magmatiquesliées génétiquement
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Carte de Clermont Ferrand
38Extrait de la carte géologique de Clermont
Chronologie des éruptions
39 http://marciniak.fr/geol/puys/
Grand Sarcouy Puy des Goules
Le grand Sarcouy est postérieur au Puy des goules
basalte
trachyte
Une différenciation magmatique
402. Trachyte
1. Basalte
Tem
ps: d
iffér
enci
atio
n
Idée d’une évolution chimique au cours du temps : une différenciation progressive ?
Analyse de différents puys
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Echantillonnage de volcans de plus en plus récents
(Bonin B., “ Pétrologie endogène ”, Dunod Ed.).
anciens récents
Analyse de différents puys
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Echantillonnage de volcans de plus en plus récents
(Bonin B., “ Pétrologie endogène ”, Dunod Ed.).
Augmentation de la teneur en SiO2
Diminution de la teneur en ferro-magnésiensaugmentation de la teneur en alcalins (Na2O et K2O)
Idée d’un continuum chimique : origine commune
Notion de série magmatique
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Evolution des caractéristiques physiques des laves : -Lave basaltique : faible viscosité, T = 1 200 °C-Lave trachytique : viscosité élevée, T = 900 ° C
! Unité de lieu! Unité d’âge! Continuum chimique, minéralogique
= unité magmatique
Les laves de la chaîne des Puys correspondent à une série magmatique différenciée
Représentation dans le diagramme TAS
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Les différents types de magmatisme
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Frontières de plaque
Dorsale Dorsale Croûte de gabbro -
basaltes tholéiitiques= MORBs
Dorsale atlantique, pacifique, indienne…
Frontières de plaque
Zones de subduction
Océanique-océanique
IABs (island arc basalts) calco-alcalins JaponFrontières de
plaqueZones de
subduction Océanique-continental
Andésites calcoalcalines+ plutonisme
granitoïde
Cordillère des Andes
Intra-plaques
Points chauds Points chauds Basaltes alcalins = OIBs
Réunion, Hawaï, Islande
Intra-plaquesZones de riftingZones de rifting MORBs
Rift Est-AfricainCas du massif
Central
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Les séries magmatiques
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Chaîne des Puys
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Datation relative des épisodes magmatiques
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Reconstituer la chronologie des événementsmcdubysvt .free.fr
Correction
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Phénomènes sédimentaireson constate 4 séries sédimentaires qui se succèdent dans le temps selon le principe de superposition : série 1+2, puis série 3+4+5, puis série 6+7 et enfin la série 8+9. Chaque série est séparée de la précédente par une discordance.
Phénomènes tectoniqueschacune de ces séries est plissée et d’après le principe de recoupement, on peut déduire qu’il s’est produit trois phases de plissements : post2 et anté3, post5 et anté6 et enfin post7 et anté8.Le principe de recoupement permet aussi de dater les failles : la faille F1 coupe la couche 6 mais pas la 8, donc elle est post6 et anté8. La faille F2 recoupe la couche 7 donc elle est post7.
Phénomènes magmatiquesLe magma à l’origine de la roche plutonique a recoupe la couche 3 donc il est post3. Cette roche est elle-même coupée par la faille F1 donc elle est antérieure à cette faille. La roche volcanique b forme un volcan dont la cheminée recoupe toutes les couches sédimentaires et ce volcan se superpose à la couche 8 : cette éruption s’est donc déroulée après le dépôt de la couche 9.
Chronologie relativeérosionDépôt 9 8érosionplissementDépôt 7 6érosionplissementDépôt 5 4 3érosionplissementDépôt 1+2
F1
F2
Magma b
Magma a
Datation absolue
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Méthode Rb/Sr :Âge 295 Ma
Granite de Meymac
Rapport initial : 0,710 signature crustale ici
CONCLUSION
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Des cristaux de grande taille...