Chapitre 2: Classification des roches magmatiques

Classification génétique-Contexte tectonique

Texture (taux de refroidissement) Minéralogie réelle (mode) et virtuelle

(norme) Composition chimique

Classification génétique◦ Association avec des cadres tectoniques

Rides océaniques-MORB Marges convergentes-IAB Points chauds-OIB

◦ Correspond à différents réservoirs magmatiques et dynamiques du manteau

◦ Basée sur les éléments en trace et isotopes radiogéniques

OIB

MORBIAB

Winter; http://www.whitman.edu/geology/winter/

Texture (taux de refroidissement)◦ Roches plutonique: texture grenue◦ Roche volcanique: texture vitreuse ou

porphyrique

http://www.geocities.com/CollegePark/Classroom/2937/Textures_ignees.html

Texture porphyrique Texture vitreuse

Texture grenue

Granite 1 : Quartz - 2 : Biotite - 3 : Plagioclase - 4 : Orthose

http://les.mineraux.free.fr/dossier-mineralo/textures/photos/grenue.JPG

Minéralogie◦ Pourcentage des phases minéralogiques = composition

modale◦ Composition chimique des minéraux déterminée à la

microsonde Zonations Relations de réaction (déséquilibre) Permet estimations thermo-barométriques et conditions

physico-chimiques de lors de la cristallisation◦ Morphologie

•Phase minéralogique non homogène•Pourcentage poids ≠ pourcentage volume•Difficile de déterminer les proportions des phases mineures•Mode surtout utile pour les roches plutoniques

Figure 2-1a. Method #1 for plotting a point with the components: 70% X, 20% Y, and 10% Z on triangular diagrams. An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, John Winter, Prentice Hall.

Figure 2-1b. Method #2 for plotting a point with the components: 70% X, 20% Y, and 10% Z on triangular diagrams. An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, John Winter, Prentice Hall.

100 x Y/ (Y+Z)=67%

Caractéristiques◦ Minéraux ferromagnésiens (>90%) ± feldspath et

quartz◦ Rapport élevé Mg/(Mg+Fe)

Contexte◦ Roches du manteau: très riches en olivine◦ Cumulats

Roches plutoniques◦ Péridotite: olivine + pyroxène◦ Lherzolite: olivine + diopside + enstatite◦ Harzburgite: olivine + enstatite◦ Wehrlite: olivine + diopside◦ Websterite: enstatite + diopside◦ Clinopyroxenite, orthopyroxenite, hornblendite,

dunite. Roches volcaniques

◦ Komatiites

http://www.uwgb.edu/DutchS/GRAPHIC0/ROCKMIN/Ig-Rocks/Igclas3.gif

Caractéristiques◦ Plagioclases riches en anorthite +

ferromagnésiens ± micas ±amphiboles (rarement qz et feldspatoïds)

Roches plutoniques◦ Gabbros, troctolites, norites

Roches volcaniques◦ basaltes

Gabbro: plagioclase + augite Gabbro à olivine: plagioclase + augite +

olivine Norite: plagioclase + orthopyroxène Troctolite: plagioclase + olivine

http://www-odp.tamu.edu/publications/195_IR/chap_02/c2_f7.htm

Figure 2-2. A classification of the phaneritic igneous rocks. a. Phaneritic rocks with more than 10% (quartz + feldspar + feldspathoids). After IUGS.

(a)The rock must contain a total ofat least 10% of the minerals below.

Renormalize to 100%

Quartz-richGranitoid

9090

6060

2020Alkali Fs.Quartz Syenite Quartz

SyeniteQuartz

MonzoniteQuartz

Monzodiorite

Syenite Monzonite Monzodiorite(Foid)-bearing

Syenite

5

10 35 65

(Foid)-bearingMonzonite

(Foid)-bearingMonzodiorite

90

Alkali Fs.Syenite

(Foid)-bearingAlkali Fs. Syenite

10

(Foid)Monzosyenite

(Foid) Syenite

(Foid)Monzodiorite

(Foi

d) G

abbr

o

Qtz. Diorite/Qtz. Gabbro

5

10

Diorite/Gabbro/Anorthosite

(Foid)-bearingDiorite/Gabbro

60

(Foid)olites

Quartzolite

Granite Grano-diorite

Tonalite

Alka

li Feld

spar

Gra

nite

Q

A P

F

60

Basée sur le double triangle de Steckheisen

Ferromagnésiens variables◦ 50% dans gabbros◦ 1-15% dans les syénites alcalines

Plagioclases◦ Magmas mafiques: plag riches en

Ca (Anorthite)◦ Granites: plag riches en Na (Albite)

Felspaths alcalins◦ HT: roche volcaniques: sanidine ou

anorthose monoclinique◦ LT: roches plutoniques: orthose ou

microcline

Figure 2-3. A classification and nomenclature of volcanic rocks. After IUGS.

(foid)-bearing Trachyte

(foid)-bearing Latite

(foid)-bearing Andesite/Basalt

(Foid)ites

10

60 60

35 65

10

20 20

60 60

F

A P

Q

Rhyolite Dacite

Trachyte Latite Andesite/Basalt

Phonolite Tephrite

Conversion de la proportion d’oxydes en minéralogie normative virtuelle

On détermine un assemblage théorique de minéraux standards anhydres

Permet de comparer des roches avec des histoires (taux de refroidissement →textures) différentes

Permet de comparer des roches hydratées avec des roches anhydres

Permet de faire abstraction des solutions solides

On recalcule la composition chimique sans l’eau et sans certains éléments mineurs

On utilise des proportions moléculaires plutôt que des poids

Détermination de la saturation en silice◦ La silice est utilisée pour faire du:

1. Feldspath: NaAlSi3O8

2. Pyroxène: 2(Mg,Fe)SiO3

3. Quartz: SiO2

S’il n’y a pas assez de silice pour faire des pyroxène, on fait de l’olivine◦ (Mg,Fe) 2SiO4 +SiO2 =2(Mg,Fe)SiO3

Si un déficit en silice subsiste, on fait de la néphéline à la place du feldspath◦ NaAl 2SiO4 +2SiO2 =NaAlSi3O8

Détermination de la saturation en silice◦ Roche sur-saturée en silice:

Contient du Qtz normatif◦ Roche saturée en silice

Contient Hy, mais ni Qtz , ni Ne, ni Ol◦ Roche sous-saturée en silice

Contient Ol et peut contenir Ne

Détermination de la saturation en aluminium Indice de saturation en aluminium:

Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)◦ Roche sur-saturée en Al; peralumineuse:

Contient du Corindon normatif◦ Roche sous-saturée en Al; métalumineuse:

Contient de l’anorthite et du diopside ou de la Wollastonite normatifs

Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)>1◦ Roche sous-saturée en Al; peralcaline:

Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)<1 Contient de l’aegyrine normative mais pas d’anorthite

Plan Fo-Di-Ab: partage entre magma saturés en silice (série tholéitique) et magma sous-saturés (série alcaline)

Forstérite Mg2SiO4; Diopside CaMgSi2O6; Albite: NaAlSi3O8

Winter course

4 systèmes ternaires:1.Di-Ne-SiO2

2.Ab-Ne-SiO2

3.Fo-Ne-SiO2

4.Fa-Ne-SiO2

3 volumes normatifs:1.Basaltes alcalins2.Basaltes tholéiitiques à olivine3.Basalte tholéiitique à quartz

•Ride océanique: tholéiites à olivine•Subduction: tholéiites à olivine et à quartz•Intraplaque: très varié: tholéiitique à olivine et à quartz et sous-saturés

Composition chimique globale◦ Roche réduite en poudre avant d’être analysée◦ Eléments majeurs exprimés sous forme de

pourcentage d’oxydes ◦ Eléments en trace exprimés en ppm

•Hétérogénéité•Représentativité

Fitton and Dunlop, 1985

http://www.uwgb.edu/DutchS/GRAPHIC0/ROCKMIN/Ig-Rocks/LeMaitrePlot.gif

•Na2O+K2O vs SiO2 en % poids•Distinction entre roches alcaline et subalcaline

Alkali vs. Silica diagram for Hawaiian volcanics:Alkali vs. Silica diagram for Hawaiian volcanics:Seems to be two distinct groupings: Seems to be two distinct groupings: alkalinealkaline and and subalkalinesubalkaline

Figure 8-11. Total alkalis vs. silica

diagram for the alkaline and sub-alkaline rocks

of Hawaii. After MacDonald (1968).

GSA Memoir 116

F

A M

Calc-alkaline

T

ho leiitic

Diagramme AFM :Diagramme AFM : subdivision de la série subalcaline subdivision de la série subalcaline en une série en une série tholeiitiquetholeiitique et une série et une série calc-alcalinecalc-alcaline

Figure 8-14. AFM diagram showing the distinction between selected tholeiitic rocks from Iceland, the Mid-Atlantic Ridge, the Columbia River Basalts, and Hawaii (solid circles) plus the calc-alkaline rocks of the Cascade volcanics (open circles). From Irving and Baragar (1971). After Irvine and Baragar (1971). Can. J. Earth Sci., 8, 523-548.

D’après Winter

D’a

près

Win

ter

Figure 18-2. Alumina saturation classes based on the molar proportions of Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) (“A/CNK”) after Shand

(1927). Common non-quartzo-feldspathic minerals for each type are included. After Clarke (1992). Granitoid Rocks. Chapman Hall.

D’a

près

Win

ter

CharacteristicSeries Convergent Divergent Oceanic ContinentalAlkaline yes yes yesTholeiitic yes yes yes yesCalc-alkaline yes

Plate Margin Within Plate

After Wilson (1989). Igneous Petrogenesis. Unwin Hyman - Kluwer

Diagrammes Diagrammes BivariésBivariés

(x-y)(x-y)

HarkerHarkerdiagram diagram

forforCraterCraterLakeLake

Figure 8-2. Harker variation diagram for 310 analyzed volcanic rocks from Crater Lake (Mt. Mazama), Oregon Cascades. Data compiled by Rick Conrey (personal communication).

HarkerHarkerdiagram diagram

forforCraterCraterLakeLake

Figure 8-2. Harker variation diagram for 310 analyzed volcanic rocks from Crater Lake (Mt. Mazama), Oregon Cascades. Data compiled by Rick Conrey (personal communication).

Diagrammes Diagrammes BivariésBivariés

(x-y)(x-y)