La Minéralogie

8/16/2019 La Minéralogie

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La minéralogie


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Qu’est qu’une roche?

• Minéraux

• 3 groupes:

- Roches magmatiques (rochesendognes!" #olcaniques$plutoniques

- Roches métamorphiques

- Roches sédimentaires


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Qu’est qu’% minéral?

• &orps inorganique' composition ixe et propre : réseaucristallin correspond ) un arrangement interne donnée*

• %er ni#eau: Les atomes s’assem+le en molécules ac ,principaux tpes de liens: ionique (transert elec d’%atome ) l’autre. ex: /acl! et co#alents ( partage d’e-. ex&l,! composition chimique

• ,me ni#eau: espace limitée: l’espce minérale réseaucristallin ormé de la maille [correspond à l’envp du plus petit

polyèdre qui conserves les propriétés géométrique physique etchimique de l’ensemble]


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• 0u+stitution entre les éléments (raonionique proche! 1 2e,$ 2e3$ - Mg,$

1 /a$ &a,$

1 0i4$ 5l3$

6ertur+ation du réseau en raison dunom+re de charges

Qu’est qu’% minéral?


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0stme

• Cubique ou l’or des ous ex : pyrite FeS2 • Prisme droit à base carrée (quadratique! ex :

ircon rSi!"

• Hexagonal ex: #u$rt% Si!2 • Rhomboédrique ex:&éphéline'&$()*Si!"• Orthorhombique ex:+’olivine 'Fe(,g*2 Si!"• Monoclinique: prisme o+lique ) +ase rectangle

ex: l’orthose )-lSi .!/ • Triclinique prisme o+lique ) +ase gramme • ex: l’$lbite &$-+Si . !/


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6ropriétés des minéraux

• &ouleur • 7clat• Le trait

• 8ureté : échelle de MohsTa Grosse Concierge Folle d9mour Ose !uémander Tes Caresses"i#ines

• 8ensité• 2orme cristalline

• &li#age• er#escence• 6ropriétés optiques


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Minéraux essentiels des

roches


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Les silicates

• ;ases tétradres

• &ha$ 2eldspaths


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Les proxnes

• (Mg'2e!,0i,@• px : orthorhom+ique

(enstatite Mg0i3!

• &px : Monoclinique• 6roxne sodique:

Aadéite meta B6.;=


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Les proxnes• n lumire polarisée (mais non analsée!• n lumire polarisée et analsée• Les gros cristaux de #$rox%ne se

reconnaissent trs acilement ) leur teintelégrement +eige' a#ec leurs sections auxlimites peu précises et parcourues par demultiples issures parallles (cli#ages!*

• 5#ec l’analseur ' ils prennent des teintes#i#es' orangé' rouge' magenta ou +leu dudé+ut de l’échelle de polarisation*

• La &adéite se reconna


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5mphi+oles

• Croupement 1B 0i4%% minérauxhdratés

•Born+lende• Claucophane Meta B6-;=

• 5ctinote erromg

• 5ltération en chlorite' epidote 'calcite ettalc


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Micas


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Les roches

Roches plutoniques:

• Reroidissement en proondeur (plusieurs Dm!• Lent ( %E-%EE milliers années!• =exture : GR'()' .• &ristallisation totale : HO*OCR+,T**+('

x : Cranite• 0ur le terrain : aspect de +locs t roches arrondies : chocs granitique• 5rne a#ant 'si non érosion (glaciaire. écoulement hdrique!• 8iaclase: (racture sans déplacement! : reroidissement. ou

tectonique


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Roches #olcaniques:• n surace

• Reroidissement rapide'quasi instantané(qq années ) qq mois!• 6as totalement cristallisée

F Microlitique ou #itreuse

Roches Gitreuse:

• 5ucun cristal

• Reroidissement trs rapide


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2 du Cranites

• Roche grenue : Granites• Q• 2eld alcalins• 6lagioclases

• Micas

6egmatite gros cristaux' graphique

• Roche microlitique: Rh$olites• Q• rthose(sanidine!• ;iotite

Q$rthose peu#ent ormer des sphérolites


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2 de la Cranodiorites

• Roche grenue : Granodiorites -. #au/re en ,i et 0 123 . Ca24• Q• 6lagioclases• ;iotite pr et amphi+oles• Born+lende

rthose exceptionnelle

• Roche microlitique: "acites• Q• 5ndésine

• ;iotite• Born+lende• 6roxne

&haine de su+


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2 de la sénite

• Roche grenue : s$énite• 2eld /a• 5mphi+oles• Q• rthose• Micas (+iotite!

• Roche microlitique: trach$tes• eld• amphi+ole• ;iotite

• 0anc' pu-dome (domite!


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2 de la diorite

• Roche grenue : "iorite -dé5icit ou eq en silice4• 6roxne• 5mphi+oles• 6lagioclases

6u de dome' 5dat

• Roche microlitique: andésites• 5ndésine (plagio!• 5mphi+ole

• 6roxne

5rc insulaires et >one de su+


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2 du ga++ro

• Roche grenue : Gabbro• 6lagioclases &a F /a• 6roxne

$amphi+ole'oli#ine' oxde de er

• 6lancher océanique

• 8olérites : plagio intriquées dans cristaux prtransition grenueroche microlitique

• phites: peau de serpent


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Roches microlitiques6asaltes• li#ine• 6roxne$6lagio +asique rare&ristaux augite et oli#ine: aspect porphrique anDaramites (augite$$!céanite (oli#ine$$!

Magnétite: coloration;asalte demi deuil: eld

Roches +asiquesluides

;asaltes tholéiitique: relati#ement riche en 0i ( quart> raremt exprimé!'

oli#ine exceptionnelleMR; ' points chauds et trapps;asaltes alcalins : oli#ine' pau#re en 0i' #olcans intracontinentaux (mont dore! ouHntra océaniques (certains pt chaud! H;

/;:dans séries alcalines et calco-roches intermédiaire: mugéarite$+enmoréite


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Roches ) 2eld et 2eldspathoIdes

• Roche grenue : s$énite à né#héline• 6roxne• 5mphi+oles• 2eldspaths• /éphéline ou leucite

• Roche microlitique: Phonolites-72892 en ,i4• 0anidine• /éphéline $ néoséane et haJne

• 6roxne

• 0uc du #ela• =éphrite'+asanites


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Roches ) 2eldspathoIdes

• Roche grenue : i&olite

• 6roxne

• /éphéline ou leucite

• Roche microlitique: né#hélinites ou leucitites

• /éphéline leucite• 6roxne


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2 de la péridotite

• Roche grenue :• 6éridotites:6roxne $oli#ine• Lher>olites: péridotite normale du M0 -F +asalte par 26• Bar>+urgite: opx'oli#ine'spinelle (résidu de usion de la

6!li#ine serpentinisée

• Born+lendites'dunites

• Roche microlitique: limburgites3;iberlites


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Les textures

• Crenue- /ormale- 5plitique :mrx petits ) peine #isi+le ) l’Kil nu

- 6egmatitique: d#p enormes de ts les mrx- 6orphroide : non homogne gros cristauxpetits

• Microgrenue: entirement cristalisée mais mrxnon #isi+le ) l’Kil nu

• Microlitique: plus entirement cristallisée' pateamorphe #itreuse• Gitreuse: pas de cristaux


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Le Magmatisme

• Les mrx qui cristallisent les %ers : minéraux+asique (2erromg! et dc qui ondent endernier

• Les mrx qui cristallisent les derniers :quart>

• =ous les mg ont du 0iE,


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/ormeMode

• Mode: détermination des di tpes de mrxet leur ds la roche peu précise

• /orme: analse chimique de la roche

• /orme &H6 (calcul de la compositionminéralogique!

• 7léments maAeurs mineurs(parsu+stitutions ou incorporation passi#e!


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Comment 5aire 5ondre une roche<

• décom#resser les#éridotites dans la+ranche NupOellingN descon#ections mantelliques P

• in&ecter de l=eau dansl9asthénosphre au-dessusde la >one de su+duction

• ugmentation de latem#érature :désintégration atomique'courants de con#ection


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H$dratation du Manteau

• ne autre manire de aireondre le manteau estd9a+aisser le point de usion* Hlse trou#e que l9eau agitcomme NondantN qui permet

de +aisser considéra+lementla position du solidus (et duliquidus! du manteau*

• &ette situation est importantedans les >ones de su+duction'o la plaque descendanteamne de l9eau ) de grandesproondeurs :


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R'CH)FF'M'(T

• la subduction ra#ided=une lithos#h%re

océanique chaude

-&eune3 mince4 #eutconduire à la 5usion

de cette derni%re #ar

ce #hénom%ne


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• La proondeur du point

d9intersection est

dépendante de :

• proondeur de départ

• #itesse de remontée

• #olume du paquet

impliqué

Matériel : roche mre


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Fusion #artielle 8 /iscosité du

magmale magma n=est #as un liquide

sim#le mais un mélange de:

• cristaux et de liquide -> 7de /olume 4

la /iscosité du magma est

dé#endante de :• #ourcentage de cristaux• tem#érature• chimie du magma -teneur en

,i4

1 oli/ine -#éridotite4 8> liquide 1 ?granite? 8> /isqueux3

?#ateux?


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*a tomogra#hie sismique

• &ette technique permet de N#isualiserN les poches demagma* n ait' c9est plutSt la modélisation des résultats'

du ralentissement des ondes simiques qui donne accs) la température ainsi qu9au pourcentage estimé deNmeltN* &9est surtout les ondes de cisaillement s qui sontralenties par la présence de luide entre les cristaux ***


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!u=est8ce qui 5ait monter le magma &usqu=à la

sur5ace de la terre <

• la diérence de densité entre magma et lithosphre sus- Aacente PP

• 0ur terre' les +asaltes' a#ec leur #iscosité ai+le' orment

acilement des ilons en proondeur' ou des coulées degrande étendue en surace

• Le magma granitique' plus #isqueux' orme de

préérence des plutons en proondeur* &e comportements9explique par un contraste de #iscosité moindre entre lemagma et l9encaissant*


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"iagramme à solution solide unique

• 8ans certains cas' comme par exemple 5l-5n' il n9 a pas de composé déini* 8ansces cas-l)' le diagramme +inaire est trs simple' comme illustré ci-dessous :

n a• 0- la température de usion du corps pur -n :%TT3Uc.• 01 la température de usion du corps pur -l:2234c *

n déinit :• le liquidus : au-dessus de cette cour+e' le produit est entirement liquide (c9est la

cour+e du haut! . le liquidus déinit la composition du liquide qui est ) l9équili+re a#ec

un solide ) une température donnée .• le solidus : en dessous de cette cour+e' tout le produit est solide . le solidus déinit lacomposition d9un solide qui est en équili+re a#ec un liquide ) une températuredonnée*

• ntre le liquidus et le solidus' on a un mélange solide-liquide* &e diagramme permetde prédire la manire dont #a se passer une solidiication (#oir cet article!

"iagrammes de #hase #o r minéra

http://fr.wikipedia.org/wiki/Liquidushttp://fr.wikipedia.org/wiki/Solidus_%28diagramme_de_phases%29http://fr.wikipedia.org/wiki/Solidificationhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Solidificationhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Solidus_%28diagramme_de_phases%29http://fr.wikipedia.org/wiki/Liquidus


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"iagrammes de #hase #our minéraux

non miscibles:

expliquent l9ordre de cristallisation ) partir d9un V melt W

d9une certaine composition chimique***

,$st%me Mg 8 l :

(un proxne! "io#side - northite (un plagioclase!magma " liquide $ cristaux P mais NondueN " melt " liquideLiquidus : au-dessus de cette cour+e' tout est ondusolidus : au-dessous' tout est cristallisé

premiers cristaux ormées' c9est une onction de la

chimie' pas de la température :

• @4 anorthite #ure se 5orme en #remier • 14 dio#side #ure se 5orme en #remier

• 5#ec le reroidissement' des cristaux purs se orment' etpar conséquent' la chimie du melt change - pour arri#er#ers le :

#oint eutectique A T donnée3 chimie donnée

a ce point' le reste du NmeltN cristallise a#ec la ormation0imultanée de diopside et d9anorthite*

l9arrangement des cristaux entre eux relte cesé#énements. successis* Les géologues (lesmétallurgistes! apprennent ) interpréter ces NtexturesN*


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Les sstmes +inaires al+ite-orthose

• ne #ariante de ce sstme est le mélangeal+ite-orthose*• 8ans ce cas des échanges ont également lieu

entre solide et liquide résiduel' si +ien qu9au pointM il se orme un seul minéral et non deux commedans le cas d9un eutectique . on parle alors deminimum thermique*

• utre la présence d9un liquidus et d9un solidus' il

apparait une nou#elle cour+e: le sol#us*

• 8ans ce cas' entre le point M et le point dedémixtion' la solution solide est complte(minéraux rares : anordioses!* Mais lorsque latempérature décroit ) nou#eau' les , composants(al+ite et orthose! se séparent et l9on o+tient unmélange hétérogne : les perthites*

• ;ien entendu le minéral' qui a#ait déA) cristallisé'garde sa orme et c9est ) l9intérieur du minéralque les atomes constitutis migrent*


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5utres diagrammes:


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&ristallisation

3 modes:FFFFFFFFFFFFFFMode %XXXXXXXXXXXXXXXXXXMagma +asique• éléments +asiques &a' 2e' Mg éle#é' pau#re en 0i

(-4T!• Les premiers mnrx qui cristallisent sont des mnrx+asiques ) hte temp de cristallisation

• =s les cations +asiques sont épuisés et consomment le0i

• Le quart> ne peut pas appara


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&ristallisation

FFFFFFFFFFFMode ,XXXXXXXXXXXXXXXMagma intermédiaire• Les minéraux +asiques(pr'amphi+oles!

app ) B= sui#it par les mrx les$ acides );= (eld!

• Le Q n’appara


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&ristallisation

FFFFFFFFFFFMode 3XXXXXXXXXXXXXXXX

Le magma acide

• &a'2e'Mg ai+le quantité dans mg riche en0i et 5l

• Mrx les$ acides restent (eld! car éle#é

en 0i• Q appara


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Les diérents tpes comment?

%! lors de la usion' pas tous les minéraux dumanteau ne ondent

,! lors de la cristallisation diérenciation

• con/ection : +rassage -Fhomogénéisation• sédimentation #ar gra/ité -Fdiérenciation

litage magmatique o les minéraux lourds' opaques(chromite' magnétite' prite' **! sont sui#ies par les silicates

successi#ement plus légérs : oli#ine' proxnes'

amphi+oles' plagioclase

0érie de ;oOen


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0érie de ;oOen

• Les cristaux ne #ont pas se ormer tous en mZme temps comme l9exprime la série de;oOen*

• Les premiers minéraux ) cristalliser seront é#idemment les minéraux de haute température'oli#ine d9a+ord' proxnes et amphi+oles ensuite*

• &es cristaux #ont se ormer dans le magma et #ont sédimenter #ers la +ase de la cham+remagmatique pour ormer une roche riche en oli#ine' proxne et amphi+ole' une rocheignée maique' un ga++ro par exemple (roche ignée N5N sur le schéma!*

- une lignéediscontinue: oli#ine -

proxne -amphi+ole - mica- une lignéecontinue:plagioclase &a-plagioclase /a-

eldspath alcalin-quart>


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• Le liquide résiduel sera donc appau#ri en ces minéraux. on aura donc unmagma de composition diérente de sa composition initiale* &e magmaaura une composition disons intermédiaire*

• 0i ce magma est introduit dans une cham+re secondaire (schéma ci-dessus! et qu9il poursuit son reroidissement'

les premiers minéraux ) cristalliser seront les amphi+oles' les +iotites'le quart> et certains eldspaths plagioclases

ce qui produira une roche ignée intermédiaire' une diorite par exemple(roche ignée N;N sur le schéma!*

0i ce magma ait son chemin Ausqu9) la surace' on aura des la#esandésitiques* 5insi' ) partir d9un magma de composition donnée' on peuto+tenir plus d9un tpe de roche ignée*


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&omposition des roches ignées


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&lassiication

0i plus de [E de 2eMg


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Classi5ication des roches magmatiques

La classiication du double triangle !PF de,trec;eisen est +asée sur la proportion des troisminéraux leucocrates essentiels des rochesmagmatiques :' les 5elds#aths alcalins (/a : albite et \ : orthose!'

P' les 5elds#aths calco8sodiques (#lagioclases!'!' le quartB pour les roches sur-saturées en silice ou F'les 5elds#athodes pour les roches sous-saturées ensilice* 5 6

Q

2

*e diagramme de ,trec;eisen

&haque sommet correspond ) %EE du minéralconsidéré* Le cSté opposé au sommet correspond ) E du minéral*

92 de quartB

12 de quartB

2 de quartB

D2 de 5E aE

2 de 5E aE

@22 de quartB

@22 de

5elsd#aths

alcalins

2 de 5E aE

Les , triangles sont Aointis par la ligne 5-6 (eldspathsalcalins - plagioclases!*Quart> (Q! et eldspathoIdes (2! se placent aux ,

sommets opposés : ainsi aucune roche ne peut contenirl9association Q-2*

@22 de

#lagioclases

D2 de #lagioE

2 de #lagioE

2 de #lagioE

Pascal (O,, *$cée +ntE des Pontonniers 8 ,trasbourg


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&omposition

minéralogique

5 6

Q

2

+denti5ier une roche magmatique dont lacom#osition minéralogique modale est connue

Classi5ication des roches magmatiques

@ : Texture grenue A> #lutonique

Q : ,T

5 : ,E

6 : TT

17

12

77

1 : Calcul de la #ro#ortion des minéraux 8 P 8 ! ou F

&ette roche est une granodiorite*

un exemple…


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,E

@E


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&alcul U d’acidité

• Rapport /a,E$\,E 0i,

• en 0H• $@T : acide

• $T,-@T : intermédiaire

• 4T-T, : +asique

• 4T : ultra +asique


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&alcul du U d’alcanité• /a$\ F 5l ( si Q!

• /a$ \ F 0i3" sur- saturée• /a$\X0i3" sous saturée

les diagrammes de BarDer:Le domaine su+-alcalin "la série=holéiitique' la série calcoalcaline ' la série transitionnelle

Le domaine alcalin " lasérie alcaline et la sérieshoshonitique*


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8i 52M


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8iagramme 52M

\*8 " &oncentration de l9élément


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• Les éléments compati+les sont deséléments dont le coeicient departage \*8 est F ) % et qui ont donc

tendance ) se concentrer dans lessolides

• par exemple dans les minérauxprécoces d9une roche ignée. c9est lecas de /i' &o' &r' G' 0c *** 5insi le /iet le &o se concentrent dans l9oli#ine'

tandis que le &r se concentre dansles clinoproxnes*

• Les liquides résiduels de tpegranitique seront alors riches en

éléments incompati+les

• tandis que les +asaltes des dorsalesseront riches en élémentscompati+les et pau#res en élémentsincompati+les*

considéré dans le minéral considéré M &oncentration de ce mZme élément dansle magma en équili+re a#ec M


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signature en éléments-traces renseigne sur l’origine des magmas*8ans le diagramme du document ]' sont représentés les teneurs en éléments en tracesincompati+les dans des diagrammes normalisés au Manteau 6rimiti (les a+ondances sontnormalisées pour gommer l9eet d9ddo-BarDins: les éléments pairs étant plus a+ondants que leséléments impairs dans la nature' les spectres non normalisés sont en N>ig>agN!* Les concentrations

normalisées sont reportées en ordonnée sur une échelle logarithmique compte tenu de l9ampleurdes #ariations o+ser#ées*

Le spectre de MR;-/ présente une pente positi#e' on parle de spectre appau#ri en éléments lesplus incompati+les* Hls sont orcément issus d9un manteau lui-mZme appau#ri en élémentsincompati+les (manteau supérieur source des MR;-/!* n général' lors de la usion partielle' leséléments les plus incompati+les' ) gauche du diagramme' sont plus concentrés dans les liquides' il

est donc impossi+le de produire un spectre appau#ri par usion d9un manteau enrichi*

Le spectre des +asaltes d’arc est enrichi sélecti#ement en alcalins et alcalino-terreux (R+' ;a' 0rainsi que l9élément maAeur \! et dans une moindre mesure en terres rares légres (LR : La' &e***!par rapport au MR;/*n re#anche il présente une anomalie négati#e en /+ (élément ) ort potentiel ionique " B20 high2ield strength element!* 6our les autres éléments incompati+les' les concentrations normalisées du

+asalte d9arc sont compara+les #oire inérieures ) celles du MR;-/* n ne peut pas expliquer cesdiérences par des #ariations du taux de usion partielle d9un mZme manteau*

n peut supposer que le manteau source du magma d9arc est un manteau compara+le ) celui desMR;-/' mais sélecti#ement enrichi en alcalins' alcalino-terreux et LR par rapport aux autreséléments en traces incompati+les* Le mécanisme de production des magmas d’arc ) partir dumanteau doit donc mettre en Aeu une source capa+le de cet enrichissement en alcalins* L’étude des

transormations su+ies par le panneau plongeant permet de localiser la source de ces magmas etde proposer un mécanisme pour sa usion partielle*


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é é l dié t


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n résumé : les diérentesrigines des magmas

• %*acti#ité du manteau- 8orsale- 0u+duction

- 6oint chaud- Rit- Lac de la#e

• ,* les orogenses- &ha


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Magmas Mantelliques• ) des températures supérieures ) %%EEE ou %,EEUc• densité 3*%-3*,

• ;asaltes par usion partielle• $ pau#re en 0i que les +asaltes

Quelle roche ? 6lus particulirement quelle péridotite?xp* de RingOood: modle V prolite W 'roche snthétique suscepti+le de représenter le matériel mantéllique de départ ( ^ péridotite appau#rie en éléments incompati+les

et _ +asaltes tholéiitiques! prolite ( px$oli#ine! trs proche de la Lher>olite )grenat . peut donner d’autres tpe de +asaltes* &orrespond ) un manteau sup déA)é#olué et non manteau terrestre primiti

Lher>olithe : usion partielle de ,T : liquide +asaltique =holéiitique(%4!

$ t résidu : Bar+urgite(34! (opx'spinelle'oli#ine!(partie sommitale du manteau! 1 en &a'/a'\'5l'=i appau#ries en éléments incompati+les

L diti d i


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Les conditions de usion• &onditions de pression et température (étude de nodules de

péridotites ramenés rapidement ) la surace dans édiices

#olcaniques$ données exp*!

1 8ans conditions proches de la suraces ( ,T-3EDm! 5l péridotite dansplagio

1 5 plus hte pression spinelle 1 TE-]EDm le grenat

1 6éridotites sches température de %%EEUc' liquidiuis %]EEUc p+ conditions non réunis sous continents ou océans' température de

usion commen`ante non atteinte ms conditions de onte de lher>olite )grenat pr proondeur de ,EEDm-]EDm (ai+le #itesse des ondes 6!

modi du géotherme ou cour+e du solidius

1 Gradient géothermique éle/é: #oint chaud 1 Présence deau - décale solidius4 1 "écom#ression 3 le mat remonte à une /itesse su55isante #r ne #as

#erdre de la chaleur #ar trans5ert a/ec lencaissant #lus 5roid-décom#ression adiabatique4 la 5usion #eut se 5r à des #ro5ondeurs5aibles -128I2;m4 dans le domaine des #éridotites à #lagio


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7#olution

• 2usion partielle d’un manteau lher>olitique %er oli#ine riches en Mg'plagio riches en &5 $ éléments compati+les ( Mg' &r'/i!

• M0 résiduel appau#ri en éléments incompati+les (r'6'=i!

• Migration ( diérence de densité ,*] contre 3*3! dans des réser#oirs

permanents ou temporaires ormation du plancher océaniqueselon le tpe de dorsale*

• 8iérenciation par cristallisation ractionnée- les %ers minéraux s’accumulent au plancher des cham+res mg- Les liquides $ ou 1 é#olués

- s ’inAectent en ilons au toit de la cham+res et s’épanchent encoulées +asaltiques

- ou +ien orment en proondeur des roches grenues de $ en $diérenciées


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Lher>olites

2usion partielle

Magma=holéiitique

Haire

;asaltestholéiitique Haire

&ristallisation ractionnée

6éridotite résiduelleappau#rie

;asaltes tholéiitiquediérenties

cumulats

Riches enoli#ines' plagio&a et élémentscompati+les Liquide $ riches en0i et

accessoirement enalcalins etconcentrationélémentsincompati+les


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Magma tholéiitique

0tructure de la lithosphre


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0tructure de la lithosphreocéanique

• Méthode des ondes sismiques: sismique de rélexion et réraction des ondessismiques* #ariations #erticales (sau axe dorsale!

• eau de mer 4EEE-TEEEDm

• % : les sed ' limite sup plane' pas axe dorsale ap $$

• ,: couches sed consolidés$+asaltes irréguliers

• 3: couche océanique ( changemt ds le gU de #!

• 4: partie sup du manteau séparée de la croute sus Aacente par le MB*discontinuité tecto nette sau sous dorsale' manteau anormal densité 3*T # : b'%) b'@ Dm*s-%

• Manteau sup entre %EE-,TEDm #itesses ondes 60 diminuent ac proondeur:LG" asténosphre


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/ature de la lithosphre océanique

• 6ar enregistrement indirect• &ouches %, : connues ac certitude car tra#ersées ou

atteintes par des orages (,%%%m Calpagos! .+asaltes : aleurement au ni#eau des dorsales

•&ouche 3:- 6ar analse des échantillons de roches #ariéesdraguées au #oisinage de ractures océanique ( 2=! $coupes par su+mersi+le

- +ser#ation par su+mersi+le de panneaux océanique

anormaux : +anc de Corringe- 7tude de complexes de roches érupti#es actuellementengagées dans les cha


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Les 2=• Bachent les dorsales.

déni#elés de TDm*• Roches:

- Ca++ros

- 5mphi+olites ( origine

+asaltes ou des ga++rosmétamorphisés cad déorméset transormés ) tep de TEE-@EEUc en présence d’eau!

- 0erpentinites (péridotites dumanto hdratées par l’eau demer!


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Le ;anc de Corringe

• Lithosphre a +asculé de ,EU au #oisinage de la racture 5`oresCi+raltar coupe ) partir d’o+ser#ation directe

• ;asaltes en coussins• &omplexe ilonien : ilon +asaltiques #erticaux qui ont

alimentés les coulées #olcaniques sous-marines (+asecouche ,!• Ca++ros sur plusieurs Dm tra#ersés par ilons et de >ones

déormés su+hori>ontales le long desquelles ils sonttranso en amphi+olites*(couche 3!

• 0erpentinites transo ,nd des péridotites du manteau(couche 4!


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Les phiolites

• 5ssociation de roches: V roches #ertes Wressem+lent ) une peau de serpent

• nsem+le qui peut dépasser %EDm

• n a un assem+lage tpique:


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Les =ectonites péridotitiques

• &aractéristiques:&aractéristiques: 1 6éridotites' roches pau#res en 0H (- 4T! et riches en Mg ( en# 4T Mg! 1 Roches ultra+asiques 1 0ta+le pr des températures supérieurs ) [EEUc et des pressions

supérieurs ) T\+ar 1 2réquemment serpentinisées' hdratation ) +asse température ( %TE-

4EEUc! 1 Bar>+urgites( oli#ine$ px!Flher>olites(oli$opx$cpx! et dunites(oli#ine!

• 0tructure: orientée' anisotrope: orientation préérentielle des minérauxmarques de oliation et linéation* n lame mince' mrx Haire déormésdisloqués étirés' aplatis dans oliations: porphroclastes' mrx HHnd

granulo $ ine'- déormés' recristal minéraux Haires

• 8éormées déormation ) chaud dans cU de proondeur o les oliet pr sont sta+les et o la déormation interne des cristaux est sui#id’une recristallisation


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nsem+le Ca++roIque

• Lités et ru+anés dans partie in • Massi isotrope partie sup•

6éridotites litées et proxénolites

ga+rros mg ( )oli#ine! ' ga++ro plus riche en er ( cpx et opx!• nsem+le lité: accum de cristaux Aointis (mrx cumulus!

et minéraux interstitiels ( inter cumulus! aant cristallultérieurement*

• &ristall lente de liquide mg' +ain de silicatés ondus ) htetemp (%,EE-%TEEUc!

• nsem+le sup massi: ga++ros lentement cristal' plus delitage' structure hétérogne


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&omplexe ilonien

• Recoupés par des ilons +asaltiquessu+#erticaux de DD mtres d’épaisseur etde $en $ n+x en allant #ers le haut

• Mrx de $ petite taille periphreroidissement au contacte encaissant

• 2ilon +asaltiques asoc des ilon plus riche

en silice surtout ait de eld sodique(al+ite'plagiogranites!


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;asaltes en coussins

• ;asaltes tholéiitiques• 6au#re en alcalins ( - de E'T de \,E'

en#iron ,'T de /a,E! et moennement

riche en 0i (TE!• 8é+it en coussins

• Recou#erts de roches sed marines


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8i#ersité des ophiolites

• 8e tpe B=:• &route épaisse et continue ac manteau

har>+ugitique

• 2usion p importante' péridotite restantecomposée uniquement d’oli#ine et opx

• &rote océanique important T-%EDmcomplexe ilonien +ien d#p


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8e tpe B=:

• La#e coussin ac dépSt métallire hdrothermal• &omple ilonien %-, Dm dDes +asaltique• Ca++ros isotropes' taille grain irrégulire et amphi+oles• nité de ga++ros lités d’épaisseur pluri Dm

( diérenciation gra#itaire!' intrusions successi#e de mgds les ga++ros encore chauds et déorma+les acintrusion de roches ultramaique (#olcanisme!

• Manteau +ase' homogne har>+urgites ortemt

déormées ) trs hte temp cU de temp et pression del’asté• 8unites: MB


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8e tpe L=

• &rote mince• 2ai+le d#p #oire a+s du complexe ilonien et péridotites

résiduelles (lher>olites ai+le taux de usion p du manteau!ex: alpes

• Cde de lher>olites 1 6as d’unité ga++roique épaisse et continue' pas de ga++ros lités'

intrusions isolées de ttes tailles ds les péridotites 1 6as de complexe ilonien' ou DD 1 6as de couches +asaltique continue ms coulées de la#es en

coussins'#olcans sous marins petites dimensions

1 Métamorphismes océanique dans conditions de acisamphi+olites et 0G (intense circulation de luides hdrothermauxdans els racture de la co

1 0urace d’érosion sous marines ac +rches sed ) ragments deserpentines séparant +asaltes des péridotites et des ga++ros* %er ond etait péridotites déA) serpentinisées*

Résultat: une lithosphre


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Résultat: une lithosphreocéanique diérenciée

• Lithosphre océanique se orme essentiellement sous l’axedes dorsales' le long d’une +ande de %), Dm de large

• 0tati hori>ontales dans complexe ophiolitique' resulted’une acti#ité mg

- 2usion p ) ai+le proondeur (,E-3EDm! d’un manteaupéridotitique*

- puis cristallisation ractionnée dans une cham+re mg dumagma tholéiitique produit

• 6étrographique et chimiquement hétérogne onctionnecomme une entité mécaniquement homogne* nettementplus rigide que l’asthénosphre rigide sous Aacente. sedéorme sous rupture*

8orsale tpe 5tlantique" lente de E'T ) 4cman' rit de


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p q ' '3EDmproondeur de ,Dm' régime thermique --' épaisseur$

$ 2/ $$

Réser#oirs temporaires' +ouillie decristaux émissions de ga++ros "intrusions discontinues ac manteauserpentinisé* mis ) l’aleurement par

2/* &rote mince ' mais lithospépaisse( ai+le pU!

8orsale tpe 6aciique" rapide sup ) Tcman' #allée axialel é + é i th i $$ é i


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mal marquée ou a+s' régime thermique $$' épaisseurlithosphre --

5cti#ité mg $$' ondes -- cham+res mg .6oche de 4-TDm' ) 3Dm sousplancher*oliation et linéation des

tectonites: écoulement latérallent et déormation ductile asté*

=U

&ristallisation prs des paroisde la cham+re* cristallisation )un =U d’autan $ +asse etimportante que l’on s’écart ede l’ axe

Les liquides sont inAectés ds

les issures du toit de lacham+re* ga++ros massi o

toit de la cham+re 'litage descumulats plan de strati$orme

de celle-ci*

;rassage du o di* 8e temp' m#t detranches de liquides de densité et #iscositédiérentes ainsi que des minéraux déA)cristallisés* remplissage successisentretient de son onctionnement o ur et )

mesure de l’extension et reroidissement

7


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7#olution thermique

• $ on s’éloigne de la dorsale $ la dorsalese reroidit et s’enonce dsl’asthénosphre ( contraction thermique

de l’ordre de ,!


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M l li


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Magmas alcalins

• rigine:• 6ro#ient MHM0 ou limite /oauMH

• Réser#oirs #ers ]E-%EEDm

• 2usion ) plus ai+le proondeur sous lescontinents (%EEDm! et ) partir de panachesmantelliques magma de tpe +asaltiquealcalin (H;! et su+it ds les cham+res unecristallisation importante Mg 5&H8 alimentele #olcanisme ponctuel intraplaque

M & l l li


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Magma &alco alcalin

• 6roondeur %EEDm• 0olide initial ultra +asique(péridotites

mantellique! ou +asique (&o métamorphisée lors

de la su+duction!• La#es présentent un caractre hdraté:présenced’B,E nécessaire ) la usion partielle

• 0u+issent des diérenciations et é#olutionimportante car acides (rolites'andésite' dacites!$int


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#olution


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#olution%* &rote océanique su+ductée $ méta tpe éclogiteamphi+olites

,* 8éshdratation importante qui li+re un luide aqueux trs minéralisé (dpdage$sed!

3* 2luide transéré sous l’arc' modi compo chimique usion partielle despéridotites liquide +asiques relati#ement hdratés (andésitiques ou+asaltiques! #oire mm liquide acides!

4* Remonte dans la crote et importantes modis: 1 Hnteractions ac l’encaissant mantélique et crustal 1 8iérenciation par cristallisation ractionnée 1 Mélanges de magmas ( de la mm sources ou anatexie de la croute!

• applica+le:- 0u+duction plaque agée et épaisse ( pas trop roide pr su+ir une usionpartielle!

- 0u+duction plaque Aeune qui su+it une usion partielle suisament chaude( large chili!

/+: adaDites (roches int ou acides! ==C croute océanique su+ductée nondeshdratée*


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L dié t é i


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Les diérentes séries• @E La série tholéiitique est tpique des >ones de di#ergence (dorsales! mais

aussi >ones intra plaques océaniques (points chauds! oucontinentales (trapps!'>ones de su+duction (coté osse!'dans les+assins arrire-arc (>one de su+duction' coté externe!*

• 1E La série calco-alcaline est caractéristique des >ones de su+duction* npeut aAouter qu9elle constitue un excellent marqueur des >ones desu+duction anciennes (ones intraplaquescontinentales et dans les cordillres des marges acti#es*

• E La série alcaline est tpique des >ones intraplaques continentales' maison la rencontre également dans les océans (cas particulier de certains

points chauds 5`ores *** ! et dans les cordillres des marges acti#es (5ndes!*

• 7E La série shoshonitique enin se rencontre dans les cordillres des margesacti#es' parois dans les arcs insulaires*


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0érie tholéIitique


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0érie tholéIitique

6ro#ince d’Hslande• 2ort U de usion partielle : ,T-3E• Les 0i 4T$bE sursat• Les plus pau#res en alcalins :su+alcalins

Les roches de la série:

• ;asiques: (ga++ro! +asaltes tholéiitique (4]!(ol#pr(augite$non calcique!.4]-T,. /a,$\,X4'magnétite' plagio an [E-bT!

• Hntermédiaires : 5ndésites 8iorite

• 5cides : =rachtes0énite #oire RholiteCranite su+-alcalins

?


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?

$ trappes et ritpassis

intracontinentaux

La série &alco-alcaline ou andésites


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La série &alco alcaline ou andésites

• usion partielle : ,E-3E• /a,$\,0i, $ important• /a,XX\,• 0ous en 0i ms 1 important que série tholéiitique• 5lumine$$

Les roches de la série:• ;asaltes• Hntermédiaires : 5ndésites8iorite• (T,-@,.Macro: roche porphriques'phénocristaux de plagio($,E!

prx'amphi+ole' mica noir . au Micro : microlithique' plagio >onés'oli#ine a+s s#t ou transo en pr' pr: augite et hpersthne' +iotite ethorn+lende: mrx hdroxlés orte pression B,E ms temp - éle#ée!

• 5cides : =rachtes0énite #oire RholiteCranite su+-alcalins

Hnteraction a#ec le manteau-lithosphre


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?

li+ération d’eau$ apport de sédiment

L*f: su+duction orcée mais usion

directe'li+é de mg silicatés qui peu#entinteragirent a#ec le manteau'anomalie -

L*G : su+duction spontanée: usion) orte proondeur' riches en élémentsincompati+les

0é i l li


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0érie alcaline

• usion partielle : T-%E• /a,$\,0i, trs important• 0ous saturation en 0i• li#ine'eldspathoIdes'cpx

• Les roches de la série:

• Hntermédiaires alcaline : +asaltes alcalins(sans eldspathoIdes!+asanite( ) eldspathoIdes! haOaItes' mugéarites' +enmoréitestrachte andésite'rholite*

• 2ortement alcaline : néphélinites (eldspathoIdes$$$!phonolite'téphrites*

?


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?$dom continentalsta+le

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