Chapitre 1Les modes d’expression des

magmas

Partie IA - LeGéologie - Partie 4 - Le magmatisme

Répartition mondiale des séismes et volcans actifs

2

Carte mondiale du flux géothermique

3Une assez bonne superposition avec les régions volcaniques

1. Les roches magmatiques, des roches riches en informations

4

Une texture isotrope

5

✭ 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

6

✭ 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

7

orthose

biotite

quartz

feldspathalcalin

dessin F. Celle

Diversité texturale des roches grenues

8

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

9

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)

10

✭ 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

12

roche plutonique roche volcanique

volcanogeol.com

13

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

14

Trachyte (Puy de dôme)

Basalte

geolalg.com

% SiO2

100

65

5245

acide

intermédiaire

basique

ultra-basique

35 < valeur observée < 78

✭

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

20

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

21

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

24

Diversité des dynamiqmes éruptifs

25

(Caron J.M. et Coll. “ Comprendre et enseigner la planète Terre ”, Ophrys Ed.)

✭

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.

26

La présence d’eau et de gaz diminue la viscosité.

✭

Traces directes de volcanisme actuel

27

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

28

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

30

(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

32

Prismation Fluidité des laves

pahoehoe très fluideslaves cordées

planet -t erre.ens-lyon.f r

Panska Skala

Dyke, sill et neck

33

Dyke : la prismation est perpendiculaire aux bordures (donc ici horizontale)

Sao Vicente, Cap vert

Les fluides au cours des éruptions

34

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

35

Nappe phréatique : le magma rencontre de l’eau qui se vaporise et provoque une explosion conduisant à un maar

Daun, Allemagne

Les plutons

36

(Caron J.M. et Coll. “ Comprendre et enseigner la planète Terre ”, Ophrys Ed.)

3. Des roches magmatiquesliées génétiquement

37

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

41

Echantillonnage de volcans de plus en plus récents

(Bonin B., “ Pétrologie endogène ”, Dunod Ed.).

anciens récents

Analyse de différents puys

42

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

43

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

✭

Les différents types de magmatisme

44

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

✭

Les séries magmatiques

45

Chaîne des Puys

✭

Datation relative des épisodes magmatiques

46

Reconstituer la chronologie des événementsmcdubysvt .free.fr

Correction

47

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

48

Méthode Rb/Sr :Âge 295 Ma

Granite de Meymac

Rapport initial : 0,710 signature crustale ici

CONCLUSION

49

Des cristaux de grande taille...